JP5381218B2 - Electric motor control device - Google Patents

Electric motor control device Download PDF

Info

Publication number
JP5381218B2
JP5381218B2 JP2009074015A JP2009074015A JP5381218B2 JP 5381218 B2 JP5381218 B2 JP 5381218B2 JP 2009074015 A JP2009074015 A JP 2009074015A JP 2009074015 A JP2009074015 A JP 2009074015A JP 5381218 B2 JP5381218 B2 JP 5381218B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
switching
iron loss
harmonic
wave voltage
motor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2009074015A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2010226921A (en
Inventor
亮二 川内
貫太郎 吉本
勉 谷本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP2009074015A priority Critical patent/JP5381218B2/en
Publication of JP2010226921A publication Critical patent/JP2010226921A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5381218B2 publication Critical patent/JP5381218B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

本発明は、電動機の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for an electric motor.

例えば、特許文献1には、PWMインバータを用いた電動機の制御方法が開示されている。具体的には、変調方形波と搬送逆台形波を比較する変調方式、もしくはこれによって得られる信号と等価の電圧パターンを電圧と周波数の指令により生成する変調方式を用いて、3パルスから1パルスへの切り替え、または1パルスから3パルスへの切り替えをU,V,W各相個別にそれぞれの相の基本波成分の最大値または最小値に達したタイミングで行う。これにより、各相でパルス切替前、切替途中、切替後で電圧面積の変動がなく、ゲート信号の基本波成分に直流成分を含まず、位相ずれを起こさない切り替えを実現することができる。   For example, Patent Document 1 discloses a motor control method using a PWM inverter. Specifically, using a modulation method for comparing a modulated square wave and a carrier inverted trapezoidal wave, or a modulation method for generating a voltage pattern equivalent to a signal obtained thereby by a voltage and frequency command, one pulse to three pulses. Or switching from 1 pulse to 3 pulses is performed for each of the U, V, and W phases at the timing when the maximum value or the minimum value of the fundamental wave component of each phase is reached. Thereby, there is no change in the voltage area before, during, and after the switching of pulses in each phase, and switching that does not include a DC component in the fundamental wave component of the gate signal and does not cause a phase shift can be realized.

特開平06−78558号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 06-78558

しかしながら、特許文献1に開示された手法によれば、駆動方式の切替前後で電動機の鉄損が変化することにより、トルクショックが発生するという問題がある。   However, according to the technique disclosed in Patent Document 1, there is a problem that torque shock occurs due to a change in the iron loss of the electric motor before and after the switching of the drive system.

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、トルクショックの発生を低減した駆動方式の切り替えを行うことである。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to perform switching of a driving method with reduced generation of torque shock.

かかる課題を解決するために、本発明は、電動機の運転状況に応じて矩形波電圧駆動とPWM波電圧駆動との間で駆動方式の切り替えを行うとともに、切替設定される駆動方式に応じて電力変換手段を制御する。そして、駆動方式の切り替えに応じて、主磁気回路を流れる磁束において高調波磁束が増加させられる。   In order to solve such a problem, the present invention switches the driving method between the rectangular wave voltage driving and the PWM wave voltage driving according to the driving state of the electric motor, and also changes the power according to the driving method to be switched. Control the conversion means. Then, the harmonic magnetic flux is increased in the magnetic flux flowing through the main magnetic circuit in accordance with the switching of the driving method.

本発明によれば、高調波磁束の増加により、電動機の鉄損を増加させることができるので、高調波磁束を操作することで、駆動方式の切替前後における電動機の鉄損を対応させることができる。これにより、切替前後における電動機の鉄損の急激な変化を吸収することができるので、切替時のトルクショックを低減することができる。   According to the present invention, the iron loss of the electric motor can be increased by increasing the harmonic magnetic flux. Therefore, the iron loss of the electric motor before and after the switching of the driving method can be handled by operating the harmonic magnetic flux. . Thereby, since the rapid change of the iron loss of the electric motor before and after switching can be absorbed, the torque shock at the time of switching can be reduced.

第1の実施形態にかかる制御システムの全体構成を模式的に示す説明図Explanatory drawing which shows typically the whole structure of the control system concerning 1st Embodiment 駆動方式をPWM波電圧駆動から矩形波電圧駆動へと切り替える際の処理手順を示すフローチャートThe flowchart which shows the process sequence at the time of switching a drive system from PWM wave voltage drive to rectangular wave voltage drive 駆動方式をPWM波電圧駆動から矩形波電圧へと切り替えた際に切替後の鉄損が増加するケースでのモータ10の相電流およびトルクの推移を示す説明図Explanatory drawing which shows transition of the phase current and torque of the motor 10 in the case where the iron loss after switching increases when the driving method is switched from PWM wave voltage driving to rectangular wave voltage. 第2の実施形態にかかる制御システムの全体構成を模式的に示す説明図Explanatory drawing which shows typically the whole structure of the control system concerning 2nd Embodiment. 駆動方式をPWM波電圧駆動から矩形波電圧駆動へと切り替える際の処理手順を示すフローチャートThe flowchart which shows the process sequence at the time of switching a drive system from PWM wave voltage drive to rectangular wave voltage drive 駆動方式をPWM波電圧駆動から矩形波電圧へと切り替えた際に切替後の鉄損が減少するケースでのモータ10の各相の電圧指令およびトルクの推移を示す説明図Explanatory drawing which shows transition of the voltage command and torque of each phase of the motor 10 in the case where the iron loss after switching is reduced when the driving method is switched from PWM wave voltage driving to rectangular wave voltage. 第3の実施形態にかかる制御システムの全体構成を模式的に示す説明図Explanatory drawing which shows typically the whole structure of the control system concerning 3rd Embodiment. 駆動方式をPWM波電圧駆動から矩形波電圧駆動へと切り替える際の処理手順を示すフローチャートThe flowchart which shows the process sequence at the time of switching a drive system from PWM wave voltage drive to rectangular wave voltage drive 駆動方式をPWM波電圧駆動から矩形波電圧へと切り替えた際に切替後の鉄損が減少するケースでのインバータ20への入力電圧、モータ10の相電流およびトルクの推移を示す説明図Explanatory drawing which shows transition of the input voltage to the inverter 20, the phase current of the motor 10, and the torque in the case where the iron loss after switching decreases when the drive system is switched from PWM wave voltage drive to rectangular wave voltage. 第4の実施形態にかかる制御システムの全体構成を模式的に示す説明図Explanatory drawing which shows typically the whole structure of the control system concerning 4th Embodiment モータ10の構成を模式的に示す断面図Sectional drawing which shows the structure of the motor 10 typically 駆動方式をPWM波電圧駆動から矩形波電圧駆動へと切り替える際の処理手順を示すフローチャートThe flowchart which shows the process sequence at the time of switching a drive system from PWM wave voltage drive to rectangular wave voltage drive 駆動方式をPWM波電圧駆動から矩形波電圧へと切り替えた際に切替後の鉄損が減少するケースでのモータ10の相電流およびトルクの推移を示す説明図Explanatory drawing which shows transition of the phase current and torque of the motor 10 in the case where the iron loss after switching decreases when the driving method is switched from PWM wave voltage driving to rectangular wave voltage.

(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態にかかる制御システムの全体構成を模式的に示す説明図である。本実施形態では、電気自動車の駆動用モータに適用されたモータ制御システムについて説明を行う。この制御システムは、モータ10、インバータ20および制御ユニット40を主体に構成されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing the overall configuration of the control system according to the first embodiment of the present invention. In the present embodiment, a motor control system applied to a drive motor for an electric vehicle will be described. This control system is mainly composed of a motor 10, an inverter 20, and a control unit 40.

モータ10は、ロータ(可動子)とステータ(固定子)とを主体に構成されており、中性点を中心に星形結線された複数の相巻線(本実施形態では、U相巻線、V相巻線、W相巻線からなる3つの相巻線)がステータに巻回された永久磁石同期電動機である。このモータ10は、後述するインバータ20から、3相の交流電力が各相巻線にそれぞれ供給されることにより生じる磁界と、回転子の永久磁石が作る磁界との相互作用により駆動する。具体的には、モータ10では、ロータに埋め込まれた永久磁石と、ロータ自体を構成する磁性体(例えば、電磁鋼板)と、ステータ自体を構成する磁性体(電磁鋼板)とによって主磁気回路が形成される。そして、永久磁石からの磁石磁束、および、各相の巻線へ通電することで発生する交番磁束が、主磁気回路を流れることで電磁力によるトルクが発生する。これにより、ロータおよびこれに連結された出力軸が回転する。モータ10の出力軸は、自動変速機に連結されている。   The motor 10 is mainly composed of a rotor (movable element) and a stator (stator), and includes a plurality of phase windings (in this embodiment, U-phase windings) that are star-connected around a neutral point. , A three-phase winding composed of a V-phase winding and a W-phase winding) is a permanent magnet synchronous motor wound around a stator. The motor 10 is driven by an interaction between a magnetic field generated when three-phase AC power is supplied to each phase winding from an inverter 20 described later, and a magnetic field generated by a permanent magnet of the rotor. Specifically, in the motor 10, the main magnetic circuit is composed of a permanent magnet embedded in the rotor, a magnetic body (for example, an electromagnetic steel sheet) that constitutes the rotor itself, and a magnetic body (an electromagnetic steel sheet) that constitutes the stator itself. It is formed. And the magnet magnetic flux from a permanent magnet and the alternating magnetic flux which generate | occur | produces by supplying with electricity to the coil | winding of each phase flow through the main magnetic circuit, and the torque by electromagnetic force generate | occur | produces. Thereby, a rotor and the output shaft connected with this rotate. The output shaft of the motor 10 is connected to the automatic transmission.

インバータ20は、電源30に接続されており、電源30からの直流電力を交流電力に変換してモータ10に供給する電力変換手段である。この交流電力はモータ10の各相に対応して生成され、インバータ20は各相の交流電力をモータ10にそれぞれ出力し、これにより、モータ10を駆動する。   The inverter 20 is connected to a power source 30 and is power conversion means that converts DC power from the power source 30 into AC power and supplies the AC power to the motor 10. The AC power is generated corresponding to each phase of the motor 10, and the inverter 20 outputs the AC power of each phase to the motor 10, thereby driving the motor 10.

ここで、電源30は、直流電源であり、例えば、ニッケル水素電池あるいはリチウムイオン電池といったバッテリを用いることができる。電源30と、インバータ20との間にはDC/DCコンバータ31が設けられており、DC/DCコンバータ31は、電源30の電圧を昇圧した上で、インバータ20に印加する。インバータ20の入力端子間には、平滑コンデンサ32が設けられている。   Here, the power source 30 is a DC power source, and for example, a battery such as a nickel metal hydride battery or a lithium ion battery can be used. A DC / DC converter 31 is provided between the power supply 30 and the inverter 20, and the DC / DC converter 31 boosts the voltage of the power supply 30 and applies it to the inverter 20. A smoothing capacitor 32 is provided between the input terminals of the inverter 20.

インバータ20は、正極側の母線と、3相に対応する各出力端子との間に、上アームに対応する一方向の導通を制御可能なスイッチがそれぞれ接続され、負極側の母線と、3相に対応する各出力端子との間に、下アームに対応するスイッチがそれぞれ接続されている。個々のスイッチは、半導体スイッチ(例えば、IGBT等のトランジスタといったスイッチング素子)を主体に構成されており、個々の半導体スイッチには、還流用ダイオードが逆並列接続されている。   In the inverter 20, a switch capable of controlling conduction in one direction corresponding to the upper arm is connected between the bus on the positive electrode side and each output terminal corresponding to the three phases. A switch corresponding to the lower arm is connected between each output terminal corresponding to. Each switch is mainly composed of a semiconductor switch (for example, a switching element such as a transistor such as an IGBT), and a reflux diode is connected in reverse parallel to each semiconductor switch.

各スイッチのオン・オフ状態、すなわち、導通および遮断の切り替え(スイッチング動作)は、制御ユニット40から出力される駆動信号を通じて制御される。個々のスイッチは、制御ユニット40によってオンされることにより導通状態となり、オフされることにより非導通状態(遮断状態)となる。   The on / off state of each switch, that is, switching between conduction and interruption (switching operation) is controlled through a drive signal output from the control unit 40. Each switch is turned on by the control unit 40, and turned off and turned off (cut off).

制御ユニット40は、インバータ20を制御する制御手段であり、このインバータ20を介して負荷であるモータ10の出力トルクを制御する。制御ユニット40としては、CPU、ROM、RAM、I/Oインターフェースを主体に構成されたマイクロコンピュータを用いることができる。制御ユニット40は、ROMに記憶された制御プログラムに従い、インバータ20を制御するための演算を行う。そして、制御ユニット40は、この演算によって算出された制御信号(駆動信号)をインバータ20に対して出力する。   The control unit 40 is a control unit that controls the inverter 20, and controls the output torque of the motor 10 that is a load via the inverter 20. As the control unit 40, a microcomputer mainly composed of CPU, ROM, RAM, and I / O interface can be used. The control unit 40 performs a calculation for controlling the inverter 20 in accordance with a control program stored in the ROM. Then, the control unit 40 outputs a control signal (drive signal) calculated by this calculation to the inverter 20.

制御ユニット40には、各種のセンサ(図示せず)によって検出されるセンサ信号が入力されている。モータ10におけるU相およびW相の電流iu,iwは、電流センサによって検出され、これが制御ユニット40に入力されている。なお、3相の電流の総和はゼロとなるため、U相およびW相の電流iu,iwより残りのV相の電流ivを検出することができる。また、モータ10に取り付けられた位置センサ(例えば、レゾルバ)によって検出される情報も制御ユニット40に入力されている。   Sensor signals detected by various sensors (not shown) are input to the control unit 40. The U phase and W phase currents iu and iw in the motor 10 are detected by a current sensor and input to the control unit 40. Since the total sum of the three-phase currents is zero, the remaining V-phase current iv can be detected from the U-phase and W-phase currents iu and iw. Information detected by a position sensor (for example, a resolver) attached to the motor 10 is also input to the control unit 40.

本実施形態において、制御ユニット40は、切替可能な駆動方式として、矩形波電圧駆動と、PWM波電圧駆動とを有し、駆動方式に応じてインバータ20を制御する。ここで、矩形波電圧駆動は、直流電力から矩形波電圧を生成してモータ10に印加する、具体的には、モータ10の電気的な回転位相である電気角1周期に対してインバータ20が出力する出力電圧パルスの位相を可変とする駆動方式である。これに対して、PWM波電圧駆動は、直流電力からPWM波電圧を生成して負荷に印加する、具体的には、キャリア電圧と正弦波制御電圧とに基づいてPWM制御を行い、PWM制御のデューティー指令値を算出することで等価的な正弦波交流電圧を生成する駆動方式である。制御ユニット40は、これを機能的に捉えた場合、トルク制御部41と、電流制御部42と、3相/dp変換部43と、鉄損マップ44と、高調波電圧指令生成部45と、dq/3相変換部46と、PWM信号生成部47と、矩形波電圧演算部48と、電圧指令演算部49と、位相演算部50とを有している。   In the present embodiment, the control unit 40 has a rectangular wave voltage drive and a PWM wave voltage drive as switchable drive methods, and controls the inverter 20 in accordance with the drive method. Here, in the rectangular wave voltage drive, the rectangular wave voltage is generated from the DC power and applied to the motor 10. Specifically, the inverter 20 is applied to one cycle of the electrical angle that is the electrical rotation phase of the motor 10. This is a driving method in which the phase of the output voltage pulse to be output is variable. In contrast, the PWM wave voltage drive generates a PWM wave voltage from DC power and applies it to a load. Specifically, PWM control is performed based on a carrier voltage and a sine wave control voltage. This is a drive system that generates an equivalent sine wave AC voltage by calculating a duty command value. When the control unit 40 grasps this functionally, the torque control unit 41, the current control unit 42, the three-phase / dp conversion unit 43, the iron loss map 44, the harmonic voltage command generation unit 45, It has a dq / 3 phase converter 46, a PWM signal generator 47, a rectangular wave voltage calculator 48, a voltage command calculator 49, and a phase calculator 50.

トルク制御部41は、モータ10の運転状況、例えば、外部より与えられるトルク指令Te*と、位相演算部50において演算されるモータ回転数ωとに基づいて、駆動方式を決定する。一般に、矩形波電圧駆動は、PWM波電圧駆動に比べて電圧利用率の点で優れており、高出力が得られるが、トルク指令値Te*やモータ回転数ωが急変する過渡変化時には、PWM波電圧駆動に比べて応答が悪い。そのため、トルク指令値Te*とモータ回転数ωが小さい領域では、モータ出力は最高出力よりも低い状態で運転されるので、高出力を得るための矩形波電圧駆動よりも応答性がよいPWM波電圧駆動の方が適している。これに対して、トルク指令値Te*とモータ回転数ωが大きい領域では、モータ出力は最高出力に近い状態で運転されるので、応答性がよいPWM波電圧駆動よりも高出力を得るための矩形波電圧駆動の方が適している。   The torque control unit 41 determines the driving method based on the operation status of the motor 10, for example, the torque command Te * given from the outside and the motor rotation speed ω calculated by the phase calculation unit 50. In general, the rectangular wave voltage drive is superior to the PWM wave voltage drive in terms of the voltage utilization rate and can provide a high output. However, during a transient change in which the torque command value Te * or the motor rotational speed ω changes suddenly, Response is poor compared to wave voltage drive. For this reason, in a region where the torque command value Te * and the motor rotation speed ω are small, the motor output is operated in a state lower than the maximum output, and therefore, a PWM wave having better responsiveness than the rectangular wave voltage drive for obtaining a high output. Voltage drive is more suitable. On the other hand, in a region where the torque command value Te * and the motor rotational speed ω are large, the motor output is operated in a state close to the maximum output, so that a higher output than the PWM wave voltage drive with good responsiveness is obtained. Square wave voltage drive is more suitable.

トルク制御部41は、このような観点から作成された制御マップを保持しており、この制御マップを参照した上で、モータ10の回転数ωとトルク指令値Te*とに基づいて、駆動方式をPWM波電圧駆動とするのかそれとも矩形波電圧駆動とするのかを決定する。決定された駆動方式が現在の設定されている駆動方式と異なる場合、トルク制御部41は、駆動方式の切替指示を行う。なお、駆動方式の切替時に処理については後述する。   The torque control unit 41 holds a control map created from this point of view, and refers to this control map, and based on the rotational speed ω of the motor 10 and the torque command value Te *, the drive system Whether to use PWM wave voltage drive or rectangular wave voltage drive. If the determined drive method is different from the currently set drive method, the torque control unit 41 issues a drive method switching instruction. The process at the time of switching the driving method will be described later.

駆動方式としてPWM波電圧駆動が選択されている場合、トルク制御部41は、外部より与えられるトルク指令Te*と、位相演算部50において演算されるモータ回転数ωとに基づいて、トルク指令に対応するd軸およびq軸電流指令id*,iqをそれぞれ演算する。そのため、モータ10の特性等を考慮して、トルク指令値Te*およびモータ回転数ωと、d軸およびq軸電流指令id*,iq*との関係を実験やシミュレーションを通じて予め取得しておくことで、トルク制御部41は、この関係を規定したマップを保持する。トルク制御部41は、当該マップを参照してd軸およびq軸電流指令id*,iq*をそれぞれを演算する。得られる。演算されたd軸およびq軸電流指令id*,iq*は、電流制御部42に対して出力される。   When PWM wave voltage driving is selected as the driving method, the torque control unit 41 determines the torque command based on the torque command Te * given from the outside and the motor rotational speed ω calculated by the phase calculation unit 50. The corresponding d-axis and q-axis current commands id * and iq are calculated, respectively. Therefore, the relationship between the torque command value Te * and the motor rotational speed ω and the d-axis and q-axis current commands id * and iq * is acquired in advance through experiments and simulations in consideration of the characteristics of the motor 10 and the like. Thus, the torque control unit 41 holds a map that defines this relationship. The torque control unit 41 calculates the d-axis and q-axis current commands id * and iq * with reference to the map. can get. The calculated d-axis and q-axis current commands id * and iq * are output to the current control unit 42.

一方、駆動方式として矩形波電圧駆動が選択されている場合、トルク制御部41は、トルク指令Te*と、モータ回転数ωとに基づいて、トルク指令に対応する電圧位相指令δ*を演算する。そのため、モータ10の特性等を考慮して、トルク指令値Te*およびモータ回転数ωと、電圧位相指令δ*との関係を実験やシミュレーションを通じて予め取得しておくことで、トルク制御部41は、この関係を規定したマップを保持する。トルク制御部41は、当該マップを参照して電圧位相指令δ*を演算する。演算された電圧位相指令δ*は、矩形波電圧演算部48に対して出力されるとともに、後述するように、駆動方式の切替時には、必要に応じて電圧指令演算部49に対しても出力される。   On the other hand, when the rectangular wave voltage drive is selected as the drive method, the torque control unit 41 calculates a voltage phase command δ * corresponding to the torque command based on the torque command Te * and the motor rotation speed ω. . Therefore, the torque control unit 41 can obtain the relationship between the torque command value Te *, the motor rotation speed ω, and the voltage phase command δ * in advance through experiments and simulations in consideration of the characteristics of the motor 10 and the like. , Keep a map that defines this relationship. The torque control unit 41 calculates the voltage phase command δ * with reference to the map. The calculated voltage phase command δ * is output to the rectangular wave voltage calculation unit 48 and, as will be described later, is also output to the voltage command calculation unit 49 as necessary when the drive system is switched. The

電流制御部42に対して出力されたd軸およびq軸電流指令id*,iq*は、モータ10の実電流値に対応するd軸およびq軸電流id,iqがそれぞれ減算され、これにより、電流制御部42には、d軸およびq軸の電流偏差が入力される。ここで、d軸およびq軸電流id,iqは、3相/dq変換部43が、3相の電流iu,iv,iwを位相演算部50において演算される電気角θに基づいて座標変換を行うことにより演算される。電流制御部42は、例えば、PI制御を用いて、d軸およびq軸の電流偏差がそれぞれ0となるようなd軸およびq軸電圧指令vd*,vq*をそれぞれ演算する。演算されたd軸およびq軸電圧指令は、dq/3相変換部46に出力される。なお、本実施形態では、電流制御部42から出力されるd軸およびq軸電圧指令vd*,vq*には、必要に応じて、後述するd軸およびq軸高調波電圧指令Vdh,Vqhがそれぞれ加算された上で、dq/3相変換部46に入力される。   The d-axis and q-axis current commands id * and iq * output to the current control unit 42 are subtracted from the d-axis and q-axis currents id and iq corresponding to the actual current value of the motor 10, respectively. The current controller 42 receives d-axis and q-axis current deviations. Here, the d-axis and q-axis currents id and iq are coordinate-converted by the three-phase / dq conversion unit 43 based on the electrical angle θ calculated by the phase calculation unit 50 using the three-phase currents iu, iv and iw. It is calculated by doing. For example, the current control unit 42 calculates the d-axis and q-axis voltage commands vd * and vq * such that the current deviations of the d-axis and the q-axis are each 0 using PI control. The calculated d-axis and q-axis voltage commands are output to the dq / 3-phase converter 46. In this embodiment, the d-axis and q-axis voltage commands vd * and vq * output from the current control unit 42 include d-axis and q-axis harmonic voltage commands Vdh and Vqh, which will be described later, as necessary. After being added, they are input to the dq / 3-phase converter 46.

鉄損マップ44は、トルク指令Te*とモータ回転数ωとを入力として、矩形波電圧駆動時におけるモータ10の鉄損と、PWM波電圧駆動時におけるモータ10の鉄損とを出力するマップである。モータ10の鉄損は、ステータやロータを構成する磁性体(コア材)を磁化したときに失われる電気エネルギーである。トルク指令Te*およびモータ回転数ωと、矩形波電圧駆動時およびPWM波電圧駆動時におけるモータ10の鉄損との関係は、実験やシミュレーションを通じて予め取得されており、これが鉄損マップ44として規定されている。この鉄損マップ44は、現在の駆動方式におけるモータ10の鉄損を切替前の鉄損値Wiとして出力し、駆動方式の切替指示に対応して切り替えられる他方の駆動方式におけるモータ10の鉄損を切替後の鉄損値Wi_nとして出力する。なお、この鉄損マップ44は、例えば、3相のうちの1相のみをPWM波電圧駆動し、残りの2相を矩形波電圧駆動するといったように、3相全てについて駆動方式の切り替えを行った場合のみならず、各相について駆動方式を段階的に切り替えた際の切替前後のモータ10の鉄損をも規定するマップとなっている。   The iron loss map 44 is a map that receives the torque command Te * and the motor rotational speed ω and outputs the iron loss of the motor 10 when driving the rectangular wave voltage and the iron loss of the motor 10 when driving the PWM wave voltage. is there. The iron loss of the motor 10 is electrical energy that is lost when the magnetic body (core material) that constitutes the stator and the rotor is magnetized. The relationship between the torque command Te * and the motor rotation speed ω and the iron loss of the motor 10 at the time of rectangular wave voltage driving and PWM wave voltage driving has been acquired in advance through experiments and simulations, and this is defined as the iron loss map 44. Has been. The iron loss map 44 outputs the iron loss of the motor 10 in the current driving method as the iron loss value Wi before switching, and the iron loss of the motor 10 in the other driving method that is switched in response to the switching instruction of the driving method. Is output as the iron loss value Wi_n after switching. In this iron loss map 44, for example, only one of the three phases is driven by PWM wave voltage drive, and the remaining two phases are driven by rectangular wave voltage, so that the drive system is switched for all three phases. In this map, the iron loss of the motor 10 before and after switching is changed not only when the driving method is switched stepwise for each phase.

高調波電圧指令生成部45は、駆動方式の切り替えに応じて、切替前の鉄損値Wiと、切替後の鉄損値Wi_nとに基づいて、d軸およびq軸電圧指令vd*,vq*に重畳させるd軸およびq軸高調波電圧Vdh,Vqを演算する。モータ10の鉄損は、ヒステリシス損と渦電流損の和として表されるが、主磁気回路となる磁性体を通過する交番磁束の高調波成分ほど損失の比率が大きくなる。d軸およびq軸高調波電圧指令Vdh,Vqの振幅を増加させることにより、モータ10の主磁気回路を流れる磁束において高調波磁束が増加し、これにより、モータ10の鉄損を増加させることができる。なお、矩形波電圧駆動およびPWM波電圧駆動のいずれか一方のみの駆動方式で制御を行っている場合、高調波電圧指令生成部45は、d軸およびq軸電圧指令vd*,vq*へのd軸およびq軸高調波電圧指令Vdh,Vqの重畳は行っておらず、d軸およびq軸高調波電圧Vdh,Vqはゼロとして演算される。駆動方式の切り替えに応じたd軸およびq軸高調波電圧Vdh,Vqの重畳手法の詳細については後述する。   The harmonic voltage command generator 45 changes the d-axis and q-axis voltage commands vd * and vq * based on the iron loss value Wi before switching and the iron loss value Wi_n after switching according to the switching of the driving method. The d-axis and q-axis harmonic voltages Vdh and Vq to be superimposed on are calculated. The iron loss of the motor 10 is expressed as the sum of hysteresis loss and eddy current loss. The higher the harmonic component of the alternating magnetic flux that passes through the magnetic body that is the main magnetic circuit, the greater the loss ratio. By increasing the amplitudes of the d-axis and q-axis harmonic voltage commands Vdh and Vq, the harmonic flux increases in the magnetic flux flowing through the main magnetic circuit of the motor 10, thereby increasing the iron loss of the motor 10. it can. When the control is performed by only one of the rectangular wave voltage drive and the PWM wave voltage drive, the harmonic voltage command generation unit 45 applies the d-axis and q-axis voltage commands vd * and vq *. The d-axis and q-axis harmonic voltage commands Vdh and Vq are not superimposed, and the d-axis and q-axis harmonic voltages Vdh and Vq are calculated as zero. Details of the method of superimposing the d-axis and q-axis harmonic voltages Vdh and Vq according to the switching of the driving method will be described later.

dq/3相変換部46は、位相演算部50において演算される電気角θを参照した上で、d軸およびq軸電圧指令vd*,vq*から、各相に対応する電圧指令vu,vv,vwに座標変換を行う。各相の電圧指令vu〜vwは、PWM信号生成部47に出力される。   The dq / 3-phase conversion unit 46 refers to the electrical angle θ calculated by the phase calculation unit 50, and then determines the voltage command vu, vv corresponding to each phase from the d-axis and q-axis voltage commands vd *, vq *. , Vw. The voltage commands vu to vw for each phase are output to the PWM signal generation unit 47.

PWM信号生成部47は、例えば、三角波といった周期的に変動するPWMキャリアの電圧レベルと、各相の電圧指令vu〜vwとの比較に基づいて、インバータ20を駆動する駆動信号を生成する。具体的には、PWM信号生成部47は、各相毎に、電圧指令vu〜vwと、キャリアとを比較し、上下アームのスイッチをオン・オフする駆動信号を生成する。そして、PWM信号生成部47は駆動信号をインバータ20に対して出力する。インバータ20は、この駆動信号に応じて各アームがスイッチング動作を行うことでPWM波電圧をモータ10の各相に印加し、これにより、モータ10を駆動する。   The PWM signal generation unit 47 generates a drive signal for driving the inverter 20 based on a comparison between the voltage level of a PWM carrier that periodically varies, such as a triangular wave, and the voltage commands vu to vw of each phase. Specifically, the PWM signal generation unit 47 compares the voltage commands vu to vw with the carrier for each phase, and generates a drive signal for turning on / off the upper and lower arm switches. Then, the PWM signal generation unit 47 outputs a drive signal to the inverter 20. Inverter 20 applies a PWM wave voltage to each phase of motor 10 as each arm performs a switching operation in accordance with this drive signal, thereby driving motor 10.

矩形波電圧演算部48は、位相演算部50において演算される電気角θを参照した上で、電圧位相指令θに基づいて、各相毎に、上下アームのスイッチをオン・オフする駆動信号を生成する。そして、矩形波電圧演算部48は、駆動信号をインバータ20に対して出力する。インバータ20は、この駆動信号に応じて各アームがスイッチング動作を行うことで矩形波電圧をモータ10の各相に印加し、これにより、モータ10を駆動する。   The rectangular wave voltage calculation unit 48 refers to the electrical angle θ calculated by the phase calculation unit 50 and, based on the voltage phase command θ, outputs a drive signal for turning on and off the upper and lower arm switches for each phase. Generate. Then, the rectangular wave voltage calculation unit 48 outputs a drive signal to the inverter 20. The inverter 20 applies a rectangular wave voltage to each phase of the motor 10 by each arm performing a switching operation in accordance with this drive signal, thereby driving the motor 10.

電圧指令演算部49は、電圧位相指令δ*と、電源30の電圧(電源電圧)Vdcとに基づいて、d軸およびq軸電圧指令vd*,vq*をそれぞれ演算する。そのため、モータ10の特性等を考慮して、電圧位相指令δ*および電源電圧Vdcと、d軸およびq軸電圧指令vd*,vq*との関係を実験やシミュレーションを通じて予め取得しておくことで、電圧指令演算部49は、この関係を規定したマップを保持する。電圧指令演算部49は、当該マップを参照してd軸およびq軸電圧指令vd*,vq*を演算する。演算されたd軸およびq軸電圧指令vd*,vq*は、必要に応じて、d軸およびq軸高調波電圧指令Vdh,Vqhがそれぞれ加算され、d軸およびq軸電圧指令vd*,vq*としてdq/3相変換部46に出力される。   The voltage command calculation unit 49 calculates the d-axis and q-axis voltage commands vd * and vq * based on the voltage phase command δ * and the voltage (power supply voltage) Vdc of the power supply 30, respectively. Therefore, in consideration of the characteristics of the motor 10 and the like, the relationship between the voltage phase command δ * and the power supply voltage Vdc and the d-axis and q-axis voltage commands vd * and vq * is acquired in advance through experiments and simulations. The voltage command calculation unit 49 holds a map that defines this relationship. The voltage command calculation unit 49 calculates the d-axis and q-axis voltage commands vd * and vq * with reference to the map. The calculated d-axis and q-axis voltage commands vd * and vq * are added with the d-axis and q-axis harmonic voltage commands Vdh and Vqh, respectively, as necessary, and the d-axis and q-axis voltage commands vd * and vq are added. * Is output to the dq / 3-phase converter 46.

位相演算部50は、位置センサより検出されるモータ10のロータ位置を表す情報に基づいて、位相演算部50が電気的な位相(電気角)θと、この電気角θを時間微分することにより電気角速度、すなわち、モータ回転数ωとを演算している。   Based on information representing the rotor position of the motor 10 detected by the position sensor, the phase calculation unit 50 performs time differentiation on the electrical phase (electrical angle) θ and the electrical angle θ. The electrical angular velocity, that is, the motor rotational speed ω is calculated.

また、本実施形態の特徴の一つとして、制御ユニット40は、駆動方式に応じて内部の制御経路の切り替えを行うべく、スイッチなど構成される経路切替部51〜54を備えている。第1の経路切替部51は、電流制御部42の後段に設けられており、第2の経路切替部52は、電圧指令演算部49の後段に設けられている。第3の経路切替部53は、dq/3相変換部46の後段に設けられており、第4の経路切替部54は、矩形波電圧演算部48の後段に設けられている。個々の経路切替部51〜54は、トルク制御部41によって判断される駆動方式に応じて制御される。   Further, as one of the features of the present embodiment, the control unit 40 includes path switching units 51 to 54 configured with switches or the like so as to switch the internal control path according to the driving method. The first path switching unit 51 is provided after the current control unit 42, and the second path switching unit 52 is provided after the voltage command calculation unit 49. The third path switching unit 53 is provided in the subsequent stage of the dq / 3-phase conversion unit 46, and the fourth path switching unit 54 is provided in the subsequent stage of the rectangular wave voltage calculation unit 48. The individual path switching units 51 to 54 are controlled according to the driving method determined by the torque control unit 41.

3相の駆動方式が矩形波電圧駆動である場合、トルク制御部41は、第1から第3の経路切替部51〜53を遮断し、第4の経路切替部54を導通する。これにより、トルク制御部41から矩形波電圧演算部48を経由してインバータ20へと至る経路が確保され、矩形波電圧駆動が可能となる。一方、3相の駆動方式がPWM波電圧駆動である場合、第1および第3の経路切替部51,53を導通するとともに、第2および第4の経路切替部52,54を遮断する。これにより、トルク制御部41から、電流制御部42、dq/3相変換部、PWM信号生成部47を経由してインバータ20へと至る経路が確保され、PWM波電圧駆動が可能となる。   When the three-phase driving method is rectangular wave voltage driving, the torque control unit 41 blocks the first to third path switching units 51 to 53 and makes the fourth path switching unit 54 conductive. As a result, a path from the torque control unit 41 to the inverter 20 via the rectangular wave voltage calculation unit 48 is secured, and rectangular wave voltage driving is possible. On the other hand, when the three-phase driving method is PWM wave voltage driving, the first and third path switching units 51 and 53 are turned on, and the second and fourth path switching units 52 and 54 are shut off. As a result, a path from the torque control unit 41 to the inverter 20 via the current control unit 42, the dq / 3-phase conversion unit, and the PWM signal generation unit 47 is secured, and PWM wave voltage driving is possible.

また、駆動方式の切替時、少なくとも1相についてPWM波電圧駆動を行い、他の相について矩形波電圧駆動を行う場合には、トルク制御部41は、第3および第4の経路切替部53,54については、駆動方式に対応する相のみを導通状態として、他の相を遮断状態に制御する。また、少なくとも1相について矩形波電圧駆動を行う場合、トルク制御部41は、第1の経路切替部51を遮断するとともに、第2の経路切替部52を導通する。これにより、dq/3相変換部46に出力されるd軸およびq軸電圧指令vd*,vq*の演算は、電流制御部42による電流ベクトル制御から、電圧指令演算部49による電圧ベクトル制御によって行われる。   Further, when switching the driving method, when performing PWM wave voltage driving for at least one phase and performing rectangular wave voltage driving for the other phase, the torque control unit 41 includes the third and fourth path switching units 53, For 54, only the phase corresponding to the drive system is set to the conductive state, and the other phases are controlled to the cutoff state. When rectangular wave voltage driving is performed for at least one phase, the torque control unit 41 shuts off the first path switching unit 51 and makes the second path switching unit 52 conductive. As a result, the calculation of the d-axis and q-axis voltage commands vd * and vq * output to the dq / 3-phase conversion unit 46 is performed by the voltage vector control by the voltage command calculation unit 49 from the current vector control by the current control unit 42. Done.

以下、矩形波電圧駆動およびPWM波電圧駆動の駆動方式の切り替えについて説明を行う。駆動方式の切り替えが判断された場合、制御ユニット40(本実施形態では、高調波電圧指令生成部45)は、駆動方式の切り替えに応じて、モータ10の主磁気回路を流れる磁束において高調波磁束を増加させる制御を行う。   Hereinafter, switching of the driving method of the rectangular wave voltage driving and the PWM wave voltage driving will be described. When switching of the driving method is determined, the control unit 40 (in this embodiment, the harmonic voltage command generation unit 45) causes the harmonic magnetic flux in the magnetic flux flowing through the main magnetic circuit of the motor 10 according to the switching of the driving method. Control to increase.

図2は、駆動方式をPWM波電圧駆動から矩形波電圧駆動へと切り替える際の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、制御ユニット40(具体的には、トルク制御部41)がPWM波電圧駆動から矩形波電圧駆動への切り替えを判断することにより、制御ユニット40によって実行される。   FIG. 2 is a flowchart showing a processing procedure when the driving method is switched from PWM wave voltage driving to rectangular wave voltage driving. The processing shown in this flowchart is executed by the control unit 40 when the control unit 40 (specifically, the torque control unit 41) determines switching from PWM wave voltage driving to rectangular wave voltage driving.

まず、ステップ1(S1)において、制御ユニット40は、鉄損マップ44により、3相を矩形波電圧駆動した際のモータ10の鉄損値を切替後の鉄損値Wi_nとして算出する。そして、ステップ2(S2)において、制御ユニット40は、鉄損マップ44により、3相をPWM波電圧駆動した際のモータ10の鉄損値を切替前の鉄損値Wi_nとして算出する。   First, in step 1 (S1), the control unit 40 calculates the iron loss value of the motor 10 when the three phases are driven by the rectangular wave voltage as the iron loss value Wi_n after switching, using the iron loss map 44. In step 2 (S2), the control unit 40 calculates the iron loss value of the motor 10 when the three phases are driven by the PWM wave voltage as the iron loss value Wi_n before switching, using the iron loss map 44.

ステップ3(S3)において、高調波電圧指令生成部45は、切替後の鉄損値Wi_nが切替前の鉄損値Wiよりも大きいか否かを判断する。ステップ3において肯定判定された場合、すなわち、切替後の鉄損値Wi_nが切替前の鉄損値Wiよりも大きい場合には、ステップ4(S4)に進む。一方、ステップ3において否定判定された場合、すなわち、切替後の鉄損値Wi_nが切替前の鉄損値Wi以下の場合には、後述するステップ7(S7)に進む。   In Step 3 (S3), the harmonic voltage command generation unit 45 determines whether or not the iron loss value Wi_n after switching is larger than the iron loss value Wi before switching. If an affirmative determination is made in step 3, that is, if the iron loss value Wi_n after switching is larger than the iron loss value Wi before switching, the process proceeds to step 4 (S4). On the other hand, if a negative determination is made in step 3, that is, if the iron loss value Wi_n after switching is equal to or less than the iron loss value Wi before switching, the process proceeds to step 7 (S7) described later.

ステップ4において、高調波電圧指令生成部45は、d軸およびq軸高調波電圧指令Vdh,Vqの振幅を所定のステップ値だけ増加させ、このd軸およびq軸高調波電圧指令Vdh,Vqをd軸およびq軸電圧指令vd*,vq*に重畳する。d軸およびq軸高調波電圧指令Vdh,Vqの振幅を増加させることにより、モータ10の主磁気回路を流れる磁束において高調波磁束が増加し、これにより、モータ10の鉄損が増加する。   In step 4, the harmonic voltage command generation unit 45 increases the amplitudes of the d-axis and q-axis harmonic voltage commands Vdh and Vq by a predetermined step value, and sets the d-axis and q-axis harmonic voltage commands Vdh and Vq. It is superimposed on the d-axis and q-axis voltage commands vd * and vq *. By increasing the amplitudes of the d-axis and q-axis harmonic voltage commands Vdh and Vq, the harmonic flux increases in the magnetic flux flowing through the main magnetic circuit of the motor 10, thereby increasing the iron loss of the motor 10.

ステップ5(S5)において、高調波電圧指令生成部45は、d軸およびq軸高調波電圧指令Vdh,Vqの振幅を増加させたことによるモータ10の鉄損が、切替後の鉄損値Wi_nに到達したか否か判断する。ステップ5において肯定判定された場合、すなわち、モータ10の鉄損が切替後の鉄損値Wi_nに到達した場合には、ステップ6(S6)に進む。一方、ステップ5において否定判定された場合、モータ10の鉄損が切替後の鉄損値Wi_nに到達していない場合には、ステップ4に戻る。   In step 5 (S5), the harmonic voltage command generation unit 45 determines that the iron loss of the motor 10 caused by increasing the amplitudes of the d-axis and q-axis harmonic voltage commands Vdh and Vq is the iron loss value Wi_n after switching. Judge whether or not. If an affirmative determination is made in step 5, that is, if the iron loss of the motor 10 has reached the iron loss value Wi_n after switching, the process proceeds to step 6 (S6). On the other hand, if a negative determination is made in step 5, if the iron loss of the motor 10 has not reached the iron loss value Wi_n after switching, the process returns to step 4.

ステップ6において、高調波電圧指令生成部45は、d軸およびq軸高調波電圧指令Vdh,Vqの振幅をゼロに戻す。また、トルク制御部41は、第1から第4の経路切替部51〜54を切り替えて、3相の駆動方式をPWM波電圧駆動から矩形波電圧駆動とする。このステップ6により、駆動方式の切り替えが完了する。   In Step 6, the harmonic voltage command generation unit 45 returns the amplitudes of the d-axis and q-axis harmonic voltage commands Vdh and Vq to zero. Further, the torque control unit 41 switches the first to fourth path switching units 51 to 54 to change the three-phase driving method from PWM wave voltage driving to rectangular wave voltage driving. This step 6 completes the switching of the driving method.

一方、ステップ7において、トルク制御部41は、第1から第4の経路切替部51〜54を切り替えて、少なくとも1相(例えば、U相)を除く他の相(例えば、V,W相)を矩形波電圧駆動に切り替える。したがって、このステップ7以降では、U相のみの駆動方式がPWM波電圧駆動となり、V,W相の駆動方式が矩形波電圧駆動となる。   On the other hand, in step 7, the torque control unit 41 switches the first to fourth path switching units 51 to 54 and other phases (for example, V and W phases) excluding at least one phase (for example, U phase). Switch to square wave voltage drive. Therefore, in step 7 and subsequent steps, the driving method for only the U phase is PWM wave voltage driving, and the driving method for the V and W phases is rectangular wave voltage driving.

ステップ8(S8)において、高調波電圧指令生成部45は、ステップ7の切替前後でモータ10の鉄損値が変化しないように、d軸およびq軸高調波電圧指令Vdh,Vqの振幅を設定し、このd軸およびq軸高調波電圧指令Vdh,Vqをd軸およびq軸電圧指令vd*,vq*に重畳する。d軸およびq軸高調波電圧指令Vdh,Vqを重畳させることにより、モータ10の主磁気回路を流れる磁束において高調波磁束が増加し、これにより、モータ10の鉄損が切替前の鉄損値Wiまで増加する。そして、ステップ9(S9)において、高調波電圧指令生成部45は、d軸およびq軸高調波電圧指令Vdh,Vqの振幅を、所定のステップ値だけ減少させる。   In step 8 (S8), the harmonic voltage command generation unit 45 sets the amplitudes of the d-axis and q-axis harmonic voltage commands Vdh and Vq so that the iron loss value of the motor 10 does not change before and after the switching in step 7. The d-axis and q-axis harmonic voltage commands Vdh and Vq are superimposed on the d-axis and q-axis voltage commands vd * and vq *. By superimposing the d-axis and q-axis harmonic voltage commands Vdh and Vq, the harmonic magnetic flux increases in the magnetic flux flowing through the main magnetic circuit of the motor 10, and the iron loss of the motor 10 before the switching is thereby reduced. Increase to Wi. In step 9 (S9), the harmonic voltage command generation unit 45 decreases the amplitudes of the d-axis and q-axis harmonic voltage commands Vdh and Vq by a predetermined step value.

ステップ10(S10)において、高調波電圧指令生成部45は、d軸およびq軸高調波電圧指令Vdh,Vqの振幅がゼロに到達したか否かを判断する。このステップ10において肯定判定された場合、d軸およびq軸高調波電圧指令Vdh,Vqの振幅がゼロに到達した場合には、ステップ11(S11)に進む。一方、ステップ10において否定判定された場合、d軸およびq軸高調波電圧指令Vdh,Vqの振幅がゼロに到達していない場合には、ステップ9に戻る。   In step 10 (S10), the harmonic voltage command generation unit 45 determines whether or not the amplitudes of the d-axis and q-axis harmonic voltage commands Vdh and Vq have reached zero. If the determination in step 10 is affirmative, if the amplitudes of the d-axis and q-axis harmonic voltage commands Vdh and Vq reach zero, the process proceeds to step 11 (S11). On the other hand, if a negative determination is made in step 10, if the amplitudes of the d-axis and q-axis harmonic voltage commands Vdh and Vq have not reached zero, the process returns to step 9.

ステップ11において、トルク制御部41は、第1から第4の経路切替部51〜54を切り替えて、矩形波電圧駆動に切り替えていない相(例えば、U相)について、PWM波電圧駆動から矩形波電圧駆動に切り替える。このステップ11により、3相のすべてについて駆動方式が矩形波電圧駆動となり、駆動方式の切り替えが完了する。   In step 11, the torque control unit 41 switches the first to fourth path switching units 51 to 54, and switches from the PWM wave voltage drive to the rectangular wave for the phase that is not switched to the rectangular wave voltage drive (for example, the U phase). Switch to voltage drive. By this step 11, the driving method becomes rectangular wave voltage driving for all three phases, and the switching of the driving method is completed.

つぎに、駆動方式を矩形波電圧駆動からPWM波電圧駆動へと切り替える際の処理手順について説明する。この処理手順は、上述したPWM波電圧駆動から矩形波電圧駆動への切替処理と同様の手順で行うことができる。具体的には、高調波電圧指令生成部45は、切替後の鉄損値Wi_nが切替前の鉄損値Wiよりも大きいか否かを判断し、この判断結果に応じて、モータ10の主磁気回路を流れる磁束において高調波磁束を増加させる。なお、本実施形態では、d軸およびq軸高調波電圧指令Vdh,Vqの振幅を操作して、高調波磁束を増加させるものであるため、PWM波電圧駆動をしている相がなければ高調波磁束の制御を行うことができない。そこで、高調波電圧指令生成部45は、矩形波電圧駆動からPWM波電圧駆動へと切り替える際には、以下の通り制御を行う。   Next, a processing procedure when the driving method is switched from rectangular wave voltage driving to PWM wave voltage driving will be described. This processing procedure can be performed in the same procedure as the switching processing from the PWM wave voltage driving to the rectangular wave voltage driving described above. Specifically, the harmonic voltage command generation unit 45 determines whether or not the iron loss value Wi_n after the switching is larger than the iron loss value Wi before the switching, and according to the determination result, the main voltage of the motor 10 is determined. The harmonic flux is increased in the magnetic flux flowing through the magnetic circuit. In this embodiment, since the harmonic magnetic flux is increased by manipulating the amplitudes of the d-axis and q-axis harmonic voltage commands Vdh and Vq, if there is no phase in which the PWM wave voltage is driven, The wave flux cannot be controlled. Therefore, the harmonic voltage command generation unit 45 performs the following control when switching from the rectangular wave voltage drive to the PWM wave voltage drive.

具体的には、切替後の鉄損値Wi_nが切替前の鉄損値Wiよりも大きい場合、トルク制御部41は、第1から第4の経路切替部51〜54を切り替えて、少なくとも1相について矩形波電圧駆動からPWM波電圧駆動へと切り替える。つぎに、高調波電圧指令生成部45は、モータ10の鉄損が、切替後の鉄損値Wi_nに到達するまで、d軸およびq軸高調波電圧指令Vdh,Vqの振幅にステップ値を順次加算することにより、その振幅を漸次増加させる。そして、モータ10の鉄損が切替後の鉄損値Wi_nに到達したこと条件に、トルク制御部41は、第1から第4の経路切替部51〜54を切り替えて、残りの相について矩形波電圧駆動からPWM波電圧駆動へと切り替え、また、高調波電圧指令生成部45は、d軸およびq軸高調波電圧指令Vdh,Vqの振幅をゼロに戻す。これにより、3相のすべてについて駆動方式が矩形波電圧駆動となり、駆動方式の切り替えが完了する。   Specifically, when the iron loss value Wi_n after switching is larger than the iron loss value Wi before switching, the torque control unit 41 switches the first to fourth path switching units 51 to 54 to at least one phase. Is switched from rectangular wave voltage driving to PWM wave voltage driving. Next, the harmonic voltage command generation unit 45 sequentially sets step values to the amplitudes of the d-axis and q-axis harmonic voltage commands Vdh and Vq until the iron loss of the motor 10 reaches the iron loss value Wi_n after switching. By adding, the amplitude is gradually increased. Then, on the condition that the iron loss of the motor 10 has reached the iron loss value Wi_n after switching, the torque control unit 41 switches the first to fourth path switching units 51 to 54 and performs rectangular wave for the remaining phases. Switching from voltage drive to PWM wave voltage drive, and the harmonic voltage command generator 45 returns the amplitudes of the d-axis and q-axis harmonic voltage commands Vdh and Vq to zero. As a result, the driving method for all three phases is rectangular wave voltage driving, and the switching of the driving method is completed.

一方、切替後の鉄損値Wi_nが切替前の鉄損値Wi以下の場合には、上述したステップ7からステップ11の手順と同様に、駆動方式を矩形波電圧駆動からPWM波電圧駆動に切り替える。   On the other hand, when the iron loss value Wi_n after the switching is equal to or less than the iron loss value Wi before the switching, the driving method is switched from the rectangular wave voltage driving to the PWM wave voltage driving in the same manner as in the steps 7 to 11 described above. .

このように本実施形態において、制御ユニット40(主として、トルク制御部41)は、モータ10の運転状況に応じて矩形波電圧駆動とPWM波電圧駆動との間で駆動方式の切り替えを行うとともに、切替設定される駆動方式に応じてインバータ20を制御する。また、制御ユニット40(主として、高調波電圧指令生成部45)は、駆動方式の切り替えに応じて、主磁気回路を流れる磁束において高調波磁束を増加させる。かかる構成によれば、高調波磁束の増加により、モータ10の鉄損を増加させることができるので、高調波磁束を操作することで、駆動方式の切替前後におけるモータ10の鉄損を対応させることができる。これにより、駆動方式の切替前後におけるモータ10の鉄損の急激な変化を吸収することができるので、切替時のトルクショックを低減することができる。   As described above, in the present embodiment, the control unit 40 (mainly, the torque control unit 41) switches the driving method between the rectangular wave voltage driving and the PWM wave voltage driving according to the driving state of the motor 10, The inverter 20 is controlled in accordance with the drive system to be switched. Further, the control unit 40 (mainly, the harmonic voltage command generation unit 45) increases the harmonic magnetic flux in the magnetic flux flowing through the main magnetic circuit in accordance with the switching of the driving method. According to this configuration, the iron loss of the motor 10 can be increased due to the increase of the harmonic magnetic flux. Therefore, the iron loss of the motor 10 before and after the switching of the drive system can be handled by operating the harmonic magnetic flux. Can do. Thereby, since the rapid change of the iron loss of the motor 10 before and after the switching of the driving method can be absorbed, the torque shock at the time of switching can be reduced.

また、本実施形態において、制御ユニット40は、駆動方式の切替前後におけるモータ10の鉄損をそれぞれ推定する鉄損マップ44として有している。そして、駆動方式の切替前の鉄損と切替後の鉄損とを比較して、高調波磁束を増加させる。具体的には、駆動方式の切替前の鉄損が切替後の鉄損よりも小さい場合、切替後の鉄損と対応するまで高調波磁束を漸次増加させて、モータ10の鉄損が切替後の鉄損と対応したことを条件に高調波磁束の増加を終了させるとともに、駆動方式の切り替えを行う。一方、駆動方式の切替前の鉄損が切替後の鉄損よりも大きい場合、駆動方式を切り替えたこと条件に、電動機の鉄損が切替前の鉄損と対応するように高調波磁束を瞬間的に増加させ、その後に増加させた高調波磁束を漸次減少させる。かかる手法によれば、駆動方式の切替前後でモータ10の鉄損の変化率を所望の値に制御することで、トルクの変化率を抑えることができる。これにより、駆動方式の切替前後のトルクショックを低減することができる。   In the present embodiment, the control unit 40 has an iron loss map 44 that estimates the iron loss of the motor 10 before and after the switching of the driving method. Then, the harmonic loss is increased by comparing the iron loss before switching the drive system with the iron loss after switching. Specifically, when the iron loss before switching the driving method is smaller than the iron loss after switching, the harmonic magnetic flux is gradually increased until it corresponds to the iron loss after switching, and the iron loss of the motor 10 is switched after switching. As a result, the increase of the harmonic magnetic flux is terminated on the condition that it corresponds to the iron loss, and the drive system is switched. On the other hand, if the iron loss before switching the drive system is greater than the iron loss after switching, the harmonic flux is instantaneously applied so that the iron loss of the motor corresponds to the iron loss before switching on the condition that the drive system is switched. The harmonic flux increased afterwards is gradually reduced. According to such a method, the rate of change in torque can be suppressed by controlling the rate of change in iron loss of the motor 10 to a desired value before and after switching of the drive method. Thereby, the torque shock before and after switching of a drive system can be reduced.

また、本実施形態によれば、高調波電圧指令生成部45は、d軸およびq軸高調波電圧指令Vdh,Vqの振幅を操作することにより、少なくとも1相についてPWM波電圧駆動を行っている場合に、PWM波電圧を生成するための電圧指令(d軸およびq軸電圧指令vd*,vq*)に高調波成分(d軸およびq軸高調波電圧指令Vdh,Vq)を重畳する(高調波磁束増加手段)。かかる構成によれば、電圧指令に高調波成分を重畳することにより、高調波磁束を増加させることができるので、高調波成分の重畳を通じて高調波磁束を操作することができる。これにより、トルクショックを低減することができるとともに、システム上の仕様を大きく変更することなく、高調波磁束の操作を行うことができる。   Further, according to the present embodiment, the harmonic voltage command generation unit 45 performs PWM wave voltage driving for at least one phase by manipulating the amplitudes of the d-axis and q-axis harmonic voltage commands Vdh and Vq. In this case, harmonic components (d-axis and q-axis harmonic voltage commands Vdh, Vq) are superimposed on the voltage command (d-axis and q-axis voltage commands vd *, vq *) for generating the PWM wave voltage (harmonic). Wave magnetic flux increasing means). According to such a configuration, since the harmonic magnetic flux can be increased by superimposing the harmonic component on the voltage command, the harmonic magnetic flux can be manipulated through the superposition of the harmonic component. As a result, torque shock can be reduced, and the harmonic magnetic flux can be manipulated without greatly changing the specifications on the system.

図3は、駆動方式をPWM波電圧駆動から矩形波電圧へと切り替えた際に切替後の鉄損が増加するケースでのモータ10の相電流およびトルクの推移を示す説明図である。本実施形態の切替手法によれば、タイミングt1〜t2の期間において、切替前後でモータ10の鉄損が同じになるよう高調波電圧指令Vdh,Vqを重畳させる。そして、切り替えの前後で鉄損値が同じと判断できたら、駆動方式をPWM波電圧駆動から矩形波電圧駆動へ切り替える。これにより、駆動方式の切替前後のトルクショックを低減することができる。   FIG. 3 is an explanatory diagram showing the transition of the phase current and torque of the motor 10 in the case where the iron loss after switching increases when the driving method is switched from PWM wave voltage driving to rectangular wave voltage. According to the switching method of the present embodiment, the harmonic voltage commands Vdh and Vq are superimposed so that the iron loss of the motor 10 is the same before and after switching in the period of timing t1 to t2. When it is determined that the iron loss value is the same before and after switching, the drive method is switched from PWM wave voltage drive to rectangular wave voltage drive. Thereby, the torque shock before and after switching of a drive system can be reduced.

(第2の実施形態)
以下、本発明の第2の実施形態にかかる制御システムについて説明する。第2の実施形態にかかる制御システムが、第1の実施形態のそれと相違する点は、高調波磁束を増加させる方法である。第1の実施形態と共通する構成については説明を省略することとし、以下、相違点を中心に説明を行う。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a control system according to the second embodiment of the present invention will be described. The control system according to the second embodiment is different from that of the first embodiment in the method of increasing the harmonic magnetic flux. The description of the configuration common to the first embodiment will be omitted, and the following description will focus on the differences.

図4は、本発明の第2の実施形態にかかる制御システムの全体構成を模式的に示す説明図である。本実施形態のモータ制御システムは、第1の実施形態に示す高調波電圧指令生成部45に代えて可変キャリア周波数生成部57を備えている。この可変キャリア周波数生成部57は、鉄損マップ44から出力される切替前後の鉄損値Wi,Wi_nに基づいて、PWM信号生成部47におけるPWMキャリアの周波数fcを制御する。キャリアの周波数fcを通常のPWM制御時の基準値よりも大きくした場合、モータ10の主磁気回路を流れる磁束において高調波磁束が増加し、これにより、モータ10の鉄損を増加させることができる。   FIG. 4 is an explanatory diagram schematically showing the overall configuration of the control system according to the second embodiment of the present invention. The motor control system of the present embodiment includes a variable carrier frequency generator 57 instead of the harmonic voltage command generator 45 shown in the first embodiment. The variable carrier frequency generation unit 57 controls the frequency fc of the PWM carrier in the PWM signal generation unit 47 based on the iron loss values Wi and Wi_n before and after switching output from the iron loss map 44. When the carrier frequency fc is set higher than the reference value during normal PWM control, the harmonic magnetic flux increases in the magnetic flux flowing through the main magnetic circuit of the motor 10, thereby increasing the iron loss of the motor 10. .

以下、矩形波電圧駆動およびPWM波電圧駆動の駆動方式の切り替えについて説明を行う。駆動方式の切り替えが判断された場合、制御ユニット40(本実施形態では、可変キャリア周波数生成部57)は、駆動方式の切り替えに応じて、モータ10の主磁気回路を流れる磁束において高調波磁束を増加させる制御を行う。   Hereinafter, switching of the driving method of the rectangular wave voltage driving and the PWM wave voltage driving will be described. When switching of the driving method is determined, the control unit 40 (in this embodiment, the variable carrier frequency generation unit 57) generates a harmonic magnetic flux in the magnetic flux flowing through the main magnetic circuit of the motor 10 according to the switching of the driving method. Control to increase.

図5は、駆動方式をPWM波電圧駆動から矩形波電圧駆動へと切り替える際の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、制御ユニット40(具体的には、トルク制御部41)がPWM波電圧駆動から矩形波電圧駆動への切り替えを判断することにより、制御ユニット40によって実行される。   FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure when the driving method is switched from PWM wave voltage driving to rectangular wave voltage driving. The processing shown in this flowchart is executed by the control unit 40 when the control unit 40 (specifically, the torque control unit 41) determines switching from PWM wave voltage driving to rectangular wave voltage driving.

まず、ステップ20(S20)において、制御ユニット40は、鉄損マップ44により、矩形波電圧駆動におけるモータ10の鉄損値を切替後の鉄損値Wi_nとして算出する。そして、ステップ21(S21)において、制御ユニット40は、鉄損マップ44により、PWM波電圧駆動におけるモータ10の鉄損値を切替前の鉄損値Wi_nとして算出する。   First, in step 20 (S20), the control unit 40 calculates the iron loss value of the motor 10 in the rectangular wave voltage drive as the iron loss value Wi_n after switching by using the iron loss map 44. In step 21 (S21), the control unit 40 calculates, based on the iron loss map 44, the iron loss value of the motor 10 in the PWM wave voltage drive as the iron loss value Wi_n before switching.

ステップ22(S22)において、可変キャリア周波数生成部57は、切替後の鉄損値Wi_nが切替前の鉄損値Wiよりも小さいか否かを判断する。ステップ22において肯定判定された場合、すなわち、切替後の鉄損値Wi_nが切替前の鉄損値Wiよりも小さい場合には、ステップ23(S23)に進む。一方、ステップ22において否定判定された場合、すなわち、切替後の鉄損値Wi_nが切替前の鉄損値Wi以上の場合には、後述するステップ28(S28)に進む。   In step 22 (S22), the variable carrier frequency generation unit 57 determines whether or not the iron loss value Wi_n after switching is smaller than the iron loss value Wi before switching. If an affirmative determination is made in step 22, that is, if the iron loss value Wi_n after switching is smaller than the iron loss value Wi before switching, the process proceeds to step 23 (S23). On the other hand, if a negative determination is made in step 22, that is, if the iron loss value Wi_n after switching is greater than or equal to the iron loss value Wi before switching, the process proceeds to step 28 (S28) described later.

ステップ23において、可変キャリア周波数生成部57は、PWM波電圧駆動時の基本周波数に所定値αを加算することにより、後述するステップ24(S24)において3相のうち任意の相をPWM波電圧駆動から矩形波電圧駆動に切り替えた際に、その切替前後でモータ10の鉄損値が変化しないようなキャリア周波数fcを設定する。   In step 23, the variable carrier frequency generation unit 57 adds a predetermined value α to the basic frequency at the time of PWM wave voltage driving, thereby driving any of the three phases to PWM wave voltage driving in step 24 (S24) to be described later. The carrier frequency fc is set so that the iron loss value of the motor 10 does not change before and after the switching to the rectangular wave voltage drive.

そして、ステップ24において、トルク制御部41は、第1から第4の経路切替部51〜54を切り替えて、少なくとも1相(例えば、U相)をPWM波電圧駆動から矩形波電圧駆動に切り替える。つぎに、ステップ25(S25)において、可変キャリア周波数生成部57は、パラメータαを所定のステップ値減少させることにより、キャリア周波数fcを更新する。   In step 24, the torque control unit 41 switches the first to fourth path switching units 51 to 54 to switch at least one phase (for example, the U phase) from PWM wave voltage driving to rectangular wave voltage driving. Next, in step 25 (S25), the variable carrier frequency generation unit 57 updates the carrier frequency fc by decreasing the parameter α by a predetermined step value.

ステップ26において、可変キャリア周波数生成部57は、パラメータαがゼロに到達したか否かを判断する。このステップ26において肯定判定された場合、すなわち、パラメータαがゼロに到達した場合には、ステップ27(S27)に進む。一方、ステップ26において否定判定された場合、すなわち、パラメータαがゼロに到達していない場合には、ステップ25に戻る。   In step 26, the variable carrier frequency generation unit 57 determines whether or not the parameter α has reached zero. If an affirmative determination is made in step 26, that is, if the parameter α reaches zero, the process proceeds to step 27 (S27). On the other hand, if a negative determination is made in step 26, that is, if the parameter α has not reached zero, the process returns to step 25.

ステップ27において、トルク制御部41は、全ての相について矩形波電圧駆動に切り替えが行われたか否かを判断する。このステップ27において肯定判定された場合、すなわち、全ての相において矩形波電圧駆動に切り替えられた場合には、本処理を終了する。一方、ステップ27において否定判定された場合、すなわち、全ての相について矩形波電圧駆動に切り替えが行われていない場合には、ステップ23に戻り、矩形波電圧駆動のままの相のうちの一つの相を対象として駆動方式をPWM波電圧駆動から矩形波電圧駆動に切り替える。   In step 27, the torque control unit 41 determines whether or not switching to rectangular wave voltage driving has been performed for all phases. If an affirmative determination is made in step 27, that is, if switching to rectangular wave voltage driving is performed in all phases, this processing ends. On the other hand, if a negative determination is made in step 27, that is, if switching to rectangular wave voltage driving is not performed for all phases, the process returns to step 23, and one of the phases that remain in rectangular wave voltage driving remains. The drive method is switched from PWM wave voltage drive to rectangular wave voltage drive for the phase.

これに対して、ステップ28において、可変キャリア周波数生成部57は、現在のキャリア周波数fcに所定のステップ値Δfを加算することにより、キャリア周波数を更新する。   On the other hand, in step 28, the variable carrier frequency generation unit 57 updates the carrier frequency by adding a predetermined step value Δf to the current carrier frequency fc.

ステップ29(S29)において、可変キャリア周波数生成部57は、モータ10の鉄損値が、後述するステップ30(S30)において3相のうち任意の相をPWM波電圧駆動から矩形波電圧駆動に切り替えた場合のモータ10の鉄損値に到達したか否かを判断する。このステップ29において肯定判定された場合には、ステップ30に進み、ステップ29において否定判定された場合には、ステップ28に戻る。   In step 29 (S29), the variable carrier frequency generation unit 57 switches the arbitrary phase of the three phases from PWM wave voltage driving to rectangular wave voltage driving in step 30 (S30) to be described later. In this case, it is determined whether or not the iron loss value of the motor 10 has been reached. If an affirmative determination is made in step 29, the process proceeds to step 30. If a negative determination is made in step 29, the process returns to step 28.

ステップ30において、トルク制御部41は、第1から第4の経路切替部51〜54を切り替えて、3相のうち少なくとも1相(例えば、U相)をPWM波電圧駆動から矩形波電圧駆動に切り替える。そして、ステップ31(S31)において、可変キャリア周波数生成部57は、キャリア周波数fcを初期値、すなわち、PWM波電圧駆動時の基本周波数に戻す。   In step 30, the torque control unit 41 switches the first to fourth path switching units 51 to 54 to change at least one of the three phases (for example, the U phase) from PWM wave voltage driving to rectangular wave voltage driving. Switch. In step 31 (S31), the variable carrier frequency generation unit 57 returns the carrier frequency fc to the initial value, that is, the fundamental frequency at the time of PWM wave voltage driving.

ステップ32において、トルク制御部41は、全ての相について矩形波電圧駆動に切り替えが行われたか否かを判断する。このステップ32において肯定判定された場合、すなわち、全ての相において矩形波電圧駆動に切り替えられた場合には、本処理を終了する。一方、ステップ32において否定判定された場合、すなわち、全ての相について矩形波電圧駆動に切り替えが行われていない場合には、ステップ30において残りの相のうちの一つの相を対象として駆動方式をPWM波電圧駆動から矩形波電圧駆動に切り替えることを前提に、ステップ28の処理に戻る。   In step 32, the torque control unit 41 determines whether or not switching to rectangular wave voltage driving has been performed for all phases. If an affirmative determination is made in step 32, that is, if switching to rectangular wave voltage driving is performed in all phases, this processing ends. On the other hand, if a negative determination is made in step 32, that is, if switching to rectangular wave voltage driving has not been performed for all phases, the driving method is set for one of the remaining phases in step 30. The processing returns to step 28 on the assumption that switching from PWM wave voltage driving to rectangular wave voltage driving is performed.

また、駆動方式を矩形波電圧駆動からPWM波電圧駆動へと切り替える場合には、上述したPWM波電圧駆動から矩形波電圧駆動への切り替えと同様の手順で行うことができる。具体的には、高調波電圧指令生成部45は、切替後の鉄損値Wi_nが切替前の鉄損値Wiよりも大きいか否かを判断し、この判断結果に応じて、可変キャリア周波数生成部57は、キャリア周波数fcを調整する。   Further, when the driving method is switched from the rectangular wave voltage driving to the PWM wave voltage driving, it can be performed in the same procedure as the switching from the PWM wave voltage driving to the rectangular wave voltage driving described above. Specifically, the harmonic voltage command generation unit 45 determines whether or not the iron loss value Wi_n after switching is larger than the iron loss value Wi before switching, and generates a variable carrier frequency according to the determination result. Unit 57 adjusts carrier frequency fc.

このように本実施形態において、駆動方式の切り替えに応じて、主磁気回路を流れる磁束において高調波磁束を増加させる。かかる構成によれば、高調波磁束の増加により、モータ10の鉄損を増加させることができるので、高調波磁束を操作することで、駆動方式の切替前後におけるモータ10の鉄損を対応させることができる。これにより、駆動方式の切替前後におけるモータ10の鉄損の急激な変化を吸収することができるので、切替時のトルクショックを低減することができる。   Thus, in the present embodiment, the harmonic magnetic flux is increased in the magnetic flux flowing through the main magnetic circuit in accordance with the switching of the driving method. According to this configuration, the iron loss of the motor 10 can be increased due to the increase of the harmonic magnetic flux. Therefore, the iron loss of the motor 10 before and after the switching of the drive system can be handled by operating the harmonic magnetic flux. Can do. Thereby, since the rapid change of the iron loss of the motor 10 before and after the switching of the driving method can be absorbed, the torque shock at the time of switching can be reduced.

また、駆動方式の切替前の鉄損と切替後の鉄損とを比較して、高調波磁束を増加させる。これにより、駆動方式の切替前後でモータ10の鉄損の変化率を所望の値に制御することで、トルクの変化率を抑えることができる。これにより、駆動方式の切替前後のトルクショックを低減することができる。   Further, the harmonic loss is increased by comparing the iron loss before switching the drive system with the iron loss after switching. Thereby, the rate of change of torque can be suppressed by controlling the rate of change of iron loss of the motor 10 to a desired value before and after switching of the drive system. Thereby, the torque shock before and after switching of a drive system can be reduced.

また、本実施形態によれば、可変キャリア周波数生成部57は、少なくとも1相についてPWM波電圧駆動を行っている場合に、PWM波電圧を生成するためのPWMキャリア周波数fcを変化させる(高調波磁束増加手段)。かかる構成によれば、PWMキャリア周波数fcを変化させることにより、高調波磁束を増加させることができるので、PWMキャリア周波数fcの変化を通じて高調波磁束を操作することができる。また、PWMキャリア周波数fcを変化させることにより、変化させることができる高調波の周波数帯を広くとることができる。そのため、鉄損がキャリア周波数域の高調波磁束で大きく変化するようなモータに適用すれば、鉄損可変レンジを広くでき、トルクショックを低減しやすくなる。また、システム上の仕様を大きく変更することなく、高調波磁束の操作を行うことができる。   Further, according to the present embodiment, the variable carrier frequency generation unit 57 changes the PWM carrier frequency fc for generating the PWM wave voltage when the PWM wave voltage drive is performed for at least one phase (harmonic wave). Magnetic flux increasing means). According to this configuration, since the harmonic magnetic flux can be increased by changing the PWM carrier frequency fc, the harmonic magnetic flux can be manipulated through the change of the PWM carrier frequency fc. Further, by changing the PWM carrier frequency fc, it is possible to widen the frequency band of harmonics that can be changed. For this reason, if it is applied to a motor in which the iron loss varies greatly with the harmonic magnetic flux in the carrier frequency range, the iron loss variable range can be widened and the torque shock can be easily reduced. Further, the harmonic magnetic flux can be manipulated without greatly changing the specifications on the system.

図6は、駆動方式をPWM波電圧駆動から矩形波電圧へと切り替えた際に切替後の鉄損が減少するケースでのモータ10の各相の電圧指令およびトルクの推移を示す説明図である。同図に示すように、駆動方式の切り替えを相毎に行い、少なくとも1相をPWM波電圧駆動を行っていれば、鉄損の制御は可能である。キャリア周波数fcを可変して切替前後で鉄損が変化しないようにすることで、トルクの変化率が大きくならないよう抑制される。なお、同図に示すように、最終的に3相すべて矩形波駆動に切り替える際、ある1相をPWM波電圧駆動に切り替え、キャリア周波数fcを増加させておいてもよい。これにより、有効印加電圧の減少と鉄損の増加とより、トルクが急激に上がってしまうといった事態の発生を抑制することができる。   FIG. 6 is an explanatory diagram showing the transition of the voltage command and torque of each phase of the motor 10 in the case where the iron loss after switching is reduced when the driving method is switched from PWM wave voltage driving to rectangular wave voltage. . As shown in the figure, it is possible to control the iron loss as long as the drive system is switched for each phase and at least one phase is PWM-wave voltage driven. By changing the carrier frequency fc so that the iron loss does not change before and after the switching, the torque change rate is suppressed from becoming large. As shown in the figure, when all three phases are finally switched to rectangular wave driving, one phase may be switched to PWM wave voltage driving and the carrier frequency fc may be increased. Thereby, generation | occurrence | production of the situation where a torque rises rapidly by the reduction | decrease in an effective applied voltage and the increase in a core loss can be suppressed.

(第3の実施形態)
以下、本発明の第3の実施形態にかかる制御システムについて説明する。第3の実施形態にかかる制御システムが、第1の実施形態のそれと相違する点は、高調波磁束を増加させる方法である。第1の実施形態と共通する構成については説明を省略することとし、以下、相違点を中心に説明を行う。
(Third embodiment)
Hereinafter, a control system according to a third embodiment of the present invention will be described. The control system according to the third embodiment is different from that of the first embodiment in the method of increasing the harmonic magnetic flux. The description of the configuration common to the first embodiment will be omitted, and the following description will focus on the differences.

図7は、本発明の第3の実施形態にかかる制御システムの全体構成を模式的に示す説明図である。本実施形態のモータ制御システムは、第1の実施形態に示す高調波電圧指令生成部45に代えて可変キャリア周波数生成部59を備えている。この可変キャリア周波数生成部59は、鉄損マップ44から出力される切替前後の鉄損値Wi,Wi_nに基づいて、DC/DCコンバータ31のスイッチング動作を規定するキャリアの周波数(キャリア周波数)fdcを制御することができる。DC/DCコンバータ31のキャリア周波数fdcを通常のPWM制御時の基準値よりも小さくした場合、インバータ20に出力される直流電圧に変動成分が重畳される。これにより、モータ10の主磁気回路を流れる磁束において高調波磁束が増加し、モータ10の鉄損を増加させることができる。   FIG. 7 is an explanatory diagram schematically showing the overall configuration of the control system according to the third embodiment of the present invention. The motor control system of the present embodiment includes a variable carrier frequency generation unit 59 instead of the harmonic voltage command generation unit 45 shown in the first embodiment. The variable carrier frequency generator 59 generates a carrier frequency (carrier frequency) fdc that defines the switching operation of the DC / DC converter 31 based on the iron loss values Wi and Wi_n before and after switching output from the iron loss map 44. Can be controlled. When the carrier frequency fdc of the DC / DC converter 31 is made smaller than a reference value during normal PWM control, a fluctuation component is superimposed on the DC voltage output to the inverter 20. Thereby, the harmonic magnetic flux increases in the magnetic flux flowing through the main magnetic circuit of the motor 10, and the iron loss of the motor 10 can be increased.

なお、本実施形態の手法では、3相の駆動方式を一括して切り替えることができるため、第1の実施形態に示す電圧指令演算部49および第2の経路切替部52は省略されている。   In the method of the present embodiment, the three-phase driving method can be switched at once, and therefore the voltage command calculation unit 49 and the second path switching unit 52 shown in the first embodiment are omitted.

以下、矩形波電圧駆動およびPWM波電圧駆動の駆動方式の切り替えについて説明を行う。駆動方式の切り替えが判断された場合、制御ユニット40(本実施形態では、可変キャリア周波数生成部59)は、駆動方式の切り替えに応じて、モータ10の主磁気回路を流れる磁束において高調波磁束を増加させる制御を行う。   Hereinafter, switching of the driving method of the rectangular wave voltage driving and the PWM wave voltage driving will be described. When switching of the driving method is determined, the control unit 40 (in this embodiment, the variable carrier frequency generation unit 59) generates a harmonic magnetic flux in the magnetic flux flowing through the main magnetic circuit of the motor 10 according to the switching of the driving method. Control to increase.

図8は、駆動方式をPWM波電圧駆動から矩形波電圧駆動へと切り替える際の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、制御ユニット40(具体的には、トルク制御部41)がPWM波電圧駆動から矩形波電圧駆動への切り替えを判断することにより、制御ユニット40によって実行される。   FIG. 8 is a flowchart showing a processing procedure when the driving method is switched from PWM wave voltage driving to rectangular wave voltage driving. The processing shown in this flowchart is executed by the control unit 40 when the control unit 40 (specifically, the torque control unit 41) determines switching from PWM wave voltage driving to rectangular wave voltage driving.

まず、ステップ40(S40)において、制御ユニット40は、鉄損マップ44により、矩形波電圧駆動におけるモータ10の鉄損値を切替後の鉄損値Wi_nとして算出する。そして、ステップ41(S41)において、制御ユニット40は、鉄損マップ44により、PWM波電圧駆動におけるモータ10の鉄損値を切替前の鉄損値Wi_nとして算出する。   First, in step 40 (S40), the control unit 40 calculates the iron loss value of the motor 10 in the rectangular wave voltage drive as the iron loss value Wi_n after switching by using the iron loss map 44. In step 41 (S41), the control unit 40 calculates the iron loss value of the motor 10 in the PWM wave voltage drive as the iron loss value Wi_n before switching by using the iron loss map 44.

ステップ42(S42)において、可変キャリア周波数生成部59は、切替後の鉄損値Wi_nが切替前の鉄損値Wiよりも小さいか否かを判断する。ステップ42において肯定判定された場合、すなわち、切替後の鉄損値Wi_nが切替前の鉄損値Wiよりも小さい場合には、ステップ43(S43)に進む。一方、ステップ42において否定判定された場合、すなわち、切替後の鉄損値Wi_nが切替前の鉄損値Wi以上の場合には、後述するステップ47(S47)に進む。   In step 42 (S42), the variable carrier frequency generation unit 59 determines whether or not the iron loss value Wi_n after switching is smaller than the iron loss value Wi before switching. If an affirmative determination is made in step 42, that is, if the iron loss value Wi_n after switching is smaller than the iron loss value Wi before switching, the process proceeds to step 43 (S43). On the other hand, if a negative determination is made in step 42, that is, if the iron loss value Wi_n after switching is equal to or greater than the iron loss value Wi before switching, the process proceeds to step 47 (S47) described later.

ステップ43において、可変キャリア周波数生成部59は、DC/DCコンバータ31のキャリアの基本周波数から所定値βを減算することにより、3相の駆動方式をPWM波電圧駆動から矩形波電圧駆動に切り替えた際に、その切替前後でモータ10の鉄損値が変化しないように、キャリア周波数fdcを設定する。また、ステップ44において、トルク制御部41は、各経路切替部51,53,54を切り替えて、3相の駆動方式をPWM波電圧駆動から矩形波電圧駆動に切り替える。そして、ステップ45(S45)において、可変キャリア周波数生成部59は、パラメータβを所定のステップ値減少させることにより、キャリア周波数fcを更新する。   In step 43, the variable carrier frequency generator 59 switches the three-phase driving method from PWM wave voltage driving to rectangular wave voltage driving by subtracting the predetermined value β from the carrier fundamental frequency of the DC / DC converter 31. At this time, the carrier frequency fdc is set so that the iron loss value of the motor 10 does not change before and after the switching. In step 44, the torque control unit 41 switches the path switching units 51, 53, and 54 to switch the three-phase driving method from PWM wave voltage driving to rectangular wave voltage driving. In step 45 (S45), the variable carrier frequency generator 59 updates the carrier frequency fc by decreasing the parameter β by a predetermined step value.

ステップ46において、可変キャリア周波数生成部59は、パラメータβがゼロに到達したか否かを判断する。このステップ46において肯定判定された場合、すなわち、パラメータβがゼロに到達した場合には、本処理を終了する。一方、ステップ46において否定判定された場合、すなわち、パラメータβがゼロに到達していない場合には、ステップ45に戻る。   In step 46, the variable carrier frequency generator 59 determines whether or not the parameter β has reached zero. If an affirmative determination is made in step 46, that is, if the parameter β reaches zero, the present process is terminated. On the other hand, if a negative determination is made in step 46, that is, if the parameter β has not reached zero, the process returns to step 45.

これに対して、ステップ47において、可変キャリア周波数生成部59は、現在のキャリア周波数fdcから所定のステップ値Δfを減算することにより、キャリア周波数fdcを更新する。   On the other hand, in step 47, the variable carrier frequency generation unit 59 updates the carrier frequency fdc by subtracting a predetermined step value Δf from the current carrier frequency fdc.

ステップ48(S48)において、可変キャリア周波数生成部59は、モータ10の鉄損値が、モータ10の鉄損が切替後の鉄損値Wi_nに到達したか否かを判断する。このステップ48において肯定判定された場合には、ステップ49に進み、ステップ48において否定判定された場合には、ステップ47に戻る。   In step 48 (S48), the variable carrier frequency generation unit 59 determines whether or not the iron loss value of the motor 10 has reached the iron loss value Wi_n after switching. If an affirmative determination is made in step 48, the process proceeds to step 49, and if a negative determination is made in step 48, the process returns to step 47.

ステップ49において、可変キャリア周波数生成部59は、キャリア周波数を初期値、すなわち、DC/DCコンバータ31のキャリアの基本周波数に戻す。そして、ステップ50において、トルク制御部41は、各経路切替部51,53,54を切り替えて、3相の駆動方式をPWM波電圧駆動から矩形波電圧駆動に切り替える。   In step 49, the variable carrier frequency generator 59 returns the carrier frequency to the initial value, that is, the fundamental frequency of the carrier of the DC / DC converter 31. In step 50, the torque control unit 41 switches the path switching units 51, 53, and 54 to switch the three-phase driving method from PWM wave voltage driving to rectangular wave voltage driving.

また、駆動方式を矩形波電圧駆動からPWM波電圧駆動へと切り替える場合には、上述したPWM波電圧駆動から矩形波電圧駆動への切り替えと同様の手順で行うことができる。具体的には、高調波電圧指令生成部45は、切替後の鉄損値Wi_nが切替前の鉄損値Wiよりも大きいか否かを判断し、この判断結果に応じて、可変キャリア周波数生成部59は、DC/DCコンバータ31のキャリア周波数fdcを調整する。   Further, when the driving method is switched from the rectangular wave voltage driving to the PWM wave voltage driving, it can be performed in the same procedure as the switching from the PWM wave voltage driving to the rectangular wave voltage driving described above. Specifically, the harmonic voltage command generation unit 45 determines whether or not the iron loss value Wi_n after switching is larger than the iron loss value Wi before switching, and generates a variable carrier frequency according to the determination result. The unit 59 adjusts the carrier frequency fdc of the DC / DC converter 31.

このように本実施形態において、駆動方式の切り替えに応じて、主磁気回路を流れる磁束において高調波磁束を増加させる。かかる構成によれば、高調波磁束の増加により、モータ10の鉄損を増加させることができるので、高調波磁束を操作することで、駆動方式の切替前後におけるモータ10の鉄損を対応させることができる。これにより、駆動方式の切替前後におけるモータ10の鉄損の急激な変化を吸収することができるので、切替時のトルクショックを低減することができる。   Thus, in the present embodiment, the harmonic magnetic flux is increased in the magnetic flux flowing through the main magnetic circuit in accordance with the switching of the driving method. According to this configuration, the iron loss of the motor 10 can be increased due to the increase of the harmonic magnetic flux. Therefore, the iron loss of the motor 10 before and after the switching of the drive system can be handled by operating the harmonic magnetic flux. Can do. Thereby, since the rapid change of the iron loss of the motor 10 before and after the switching of the driving method can be absorbed, the torque shock at the time of switching can be reduced.

また、駆動方式の切替前の鉄損と切替後の鉄損とを比較して、高調波磁束を増加させる。これにより、駆動方式の切替前後でモータ10の鉄損の変化率を所望の値に制御することで、トルクの変化率を抑えることができる。これにより、駆動方式の切替前後のトルクショックを低減することができる。   Further, the harmonic loss is increased by comparing the iron loss before switching the drive system with the iron loss after switching. Thereby, the rate of change of torque can be suppressed by controlling the rate of change of iron loss of the motor 10 to a desired value before and after switching of the drive system. Thereby, the torque shock before and after switching of a drive system can be reduced.

また、本実施形態において、可変キャリア周波数生成部57は、電源30からの直流電圧を変圧してインバータ20に出力するDC/DCコンバータ31を用いてインバータ20に出力する直流電圧に変動成分(リプル)を重畳する。具体的には、可変キャリア周波数生成部57は、DC/DCコンバータ31のスイッチング周波数、すなわち、キャリア周波数fdcを低下させる。かかる構成によれば、DC/DCコンバータ31のキャリア周波数fdcを変化させることにより、インバータ20に出力する直流電圧に変動成分を重畳することができる。この変動成分の重畳により高調波磁束を増加させることができるので、キャリア周波数fdcの変化を通じて高調波磁束を操作することができる。   In the present embodiment, the variable carrier frequency generation unit 57 transforms the DC voltage from the power source 30 and outputs the fluctuation component (ripple) to the DC voltage output to the inverter 20 using the DC / DC converter 31 that outputs the voltage to the inverter 20. ). Specifically, the variable carrier frequency generation unit 57 reduces the switching frequency of the DC / DC converter 31, that is, the carrier frequency fdc. According to this configuration, by changing the carrier frequency fdc of the DC / DC converter 31, the fluctuation component can be superimposed on the DC voltage output to the inverter 20. Since the harmonic magnetic flux can be increased by superimposing the fluctuation component, the harmonic magnetic flux can be manipulated through the change of the carrier frequency fdc.

また、全ての相が矩形波電圧駆動の状態でも鉄損の制御が可能であるため、インバータ20の駆動方式によらず鉄損を操作することができる。これにより、トルクショックを低減する効果を得やすい構成となる。また、モータ10にハードウエアを付け加える必要がなく、安価に構成することができるので、モータの種類に制約がないため汎用性が高いシステムを提供することができる。   Further, since the iron loss can be controlled even when all phases are driven by the rectangular wave voltage, the iron loss can be manipulated regardless of the driving method of the inverter 20. Thereby, it becomes the structure which is easy to acquire the effect which reduces a torque shock. In addition, since it is not necessary to add hardware to the motor 10 and the motor 10 can be configured at low cost, there is no restriction on the type of motor, so that a highly versatile system can be provided.

図9は、駆動方式をPWM波電圧駆動から矩形波電圧へと切り替えた際に切替後の鉄損が減少するケースでのインバータ20への入力電圧、モータ10の相電流およびトルクの推移を示す説明図である。同図に示すように、切替前に、切替前後で鉄損値が変化しないようにインバータ20への入力電圧に変動成分(リプル)を発生させることで鉄損を増加させることができる。これにより、トルクの変化率を抑えることができ、駆動方式の切替前後のトルクショックを低減することができる。   FIG. 9 shows the transition of the input voltage to the inverter 20, the phase current of the motor 10 and the torque when the iron loss after switching is reduced when the drive method is switched from PWM wave voltage drive to rectangular wave voltage. It is explanatory drawing. As shown in the figure, before switching, the iron loss can be increased by generating a fluctuation component (ripple) in the input voltage to the inverter 20 so that the iron loss value does not change before and after switching. Thereby, the rate of change of torque can be suppressed, and torque shock before and after switching of the drive system can be reduced.

(第4の実施形態)
以下、本発明の第4の実施形態にかかる制御システムについて説明する。第4の実施形態にかかる制御システムが、第1の実施形態のそれと相違する点は、高調波磁束を増加させる方法である。第1の実施形態と共通する構成については説明を省略することとし、以下、相違点を中心に説明を行う。
(Fourth embodiment)
Hereinafter, a control system according to a fourth embodiment of the present invention will be described. The control system according to the fourth embodiment is different from that of the first embodiment in the method of increasing the harmonic magnetic flux. The description of the configuration common to the first embodiment will be omitted, and the following description will focus on the differences.

図10は、本発明の第4の実施形態にかかる制御システムの全体構成を模式的に示す説明図である。本実施形態のモータ制御システムは、第1の実施形態に示す高調波電圧指令生成部45に代えて電圧指令生成部61を備えている。図11に示すように、本実施形態にかかるモータ10は、断面がリング状のステータ11と、このステータ11の内周側にエアギャップを介して配置され、シャフト12に連結されたロータ13とを備えている。ロータ13には、永久磁石14が所定の角度ピッチで埋め込まれている。また、ステータ11の各ステータティース11aには、ステータ巻線15が各々巻回されているとともに、高調波磁束用巻線16が各々巻回されている。上述した電圧指令生成部61は、電圧指令Vhを高調波磁束用巻線16の電源62に対して出力することにより、所定の電圧を各高調波磁束用巻線16に印加する。この高調波磁束用巻線16が通電されることにより、高調波磁束用巻線16が高調波起磁力源となり、モータ10の主磁気回路を流れる磁束において高調波磁束を増加させることができる。   FIG. 10 is an explanatory diagram schematically showing the overall configuration of the control system according to the fourth embodiment of the present invention. The motor control system of this embodiment includes a voltage command generator 61 instead of the harmonic voltage command generator 45 shown in the first embodiment. As shown in FIG. 11, the motor 10 according to the present embodiment includes a stator 11 having a ring-shaped cross section, a rotor 13 disposed on the inner peripheral side of the stator 11 via an air gap, and connected to a shaft 12. It has. Permanent magnets 14 are embedded in the rotor 13 at a predetermined angular pitch. In addition, a stator winding 15 is wound around each stator tooth 11a of the stator 11, and a harmonic magnetic flux winding 16 is wound around each stator tooth 11a. The voltage command generator 61 described above outputs a voltage command Vh to the power supply 62 of the harmonic flux winding 16 to apply a predetermined voltage to each harmonic flux winding 16. When the harmonic flux winding 16 is energized, the harmonic flux winding 16 becomes a harmonic magnetomotive force source, and the harmonic flux can be increased in the flux flowing through the main magnetic circuit of the motor 10.

なお、本実施形態の手法では、3相の駆動方式を一括して切り替えることができるため、第1の実施形態に示す電圧指令演算部49および第2の経路切替部52は省略されている。   In the method of the present embodiment, the three-phase driving method can be switched at once, and therefore the voltage command calculation unit 49 and the second path switching unit 52 shown in the first embodiment are omitted.

以下、矩形波電圧駆動およびPWM波電圧駆動の駆動方式の切り替えについて説明を行う。駆動方式の切り替えが判断された場合、制御ユニット40(本実施形態では、電圧指令生成部61)は、駆動方式の切り替えに応じて、モータ10の主磁気回路を流れる磁束において高調波磁束を増加させる制御を行う。   Hereinafter, switching of the driving method of the rectangular wave voltage driving and the PWM wave voltage driving will be described. When switching of the driving method is determined, the control unit 40 (in this embodiment, the voltage command generation unit 61) increases the harmonic magnetic flux in the magnetic flux flowing through the main magnetic circuit of the motor 10 according to the switching of the driving method. To control.

図12は、駆動方式をPWM波電圧駆動から矩形波電圧駆動へと切り替える際の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、制御ユニット40(具体的には、トルク制御部41)がPWM波電圧駆動から矩形波電圧駆動への切り替えを判断することにより、制御ユニット40によって実行される。   FIG. 12 is a flowchart showing a processing procedure when the driving method is switched from PWM wave voltage driving to rectangular wave voltage driving. The processing shown in this flowchart is executed by the control unit 40 when the control unit 40 (specifically, the torque control unit 41) determines switching from PWM wave voltage driving to rectangular wave voltage driving.

まず、ステップ60(S60)において、制御ユニット40は、鉄損マップ44により、矩形波電圧駆動におけるモータ10の鉄損値を切替後の鉄損値Wi_nとして算出する。そして、ステップ61(S61)において、制御ユニット40は、鉄損マップ44により、PWM波電圧駆動におけるモータ10の鉄損値を切替前の鉄損値Wi_nとして算出する。   First, in step 60 (S60), the control unit 40 calculates the iron loss value of the motor 10 in the rectangular wave voltage drive as the iron loss value Wi_n after switching by using the iron loss map 44. In step 61 (S61), the control unit 40 calculates, based on the iron loss map 44, the iron loss value of the motor 10 in the PWM wave voltage drive as the iron loss value Wi_n before switching.

ステップ62(S62)において、電圧指令生成部61は、切替後の鉄損値Wi_nが切替前の鉄損値Wiよりも小さいか否かを判断する。ステップ62において肯定判定された場合、すなわち、切替後の鉄損値Wi_nが切替前の鉄損値Wiよりも小さい場合には、ステップ63(S63)に進む。一方、ステップ62において否定判定された場合、すなわち、切替後の鉄損値Wi_nが切替前の鉄損値Wi以上の場合には、後述するステップ67(S67)に進む。   In step 62 (S62), the voltage command generator 61 determines whether or not the iron loss value Wi_n after switching is smaller than the iron loss value Wi before switching. If an affirmative determination is made in step 62, that is, if the iron loss value Wi_n after switching is smaller than the iron loss value Wi before switching, the process proceeds to step 63 (S63). On the other hand, if a negative determination is made in step 62, that is, if the iron loss value Wi_n after switching is equal to or greater than the iron loss value Wi before switching, the process proceeds to step 67 (S67) described later.

ステップ63において、電圧指令生成部61は、3相の駆動方式をPWM波電圧駆動から矩形波電圧駆動に切り替えた際に、その前後でモータ10の鉄損値が変化しないような電圧指令Vhを設定する。また、ステップ64において、トルク制御部41は、各経路切替部51,53,54を切り替えて、3相の駆動方式をPWM波電圧駆動から矩形波電圧駆動に切り替える。つぎに、ステップ65(S65)において、電圧指令生成部61は、現在の電圧指令Vhから所定のステップ値を減少させることにより、高調波磁束用巻線16から発生する高調波磁束の振幅が現在値よりも小さくなるように電圧指令Vhを更新する。   In step 63, the voltage command generator 61 outputs a voltage command Vh so that the iron loss value of the motor 10 does not change before and after the three-phase driving method is switched from PWM wave voltage driving to rectangular wave voltage driving. Set. In step 64, the torque control unit 41 switches the path switching units 51, 53, and 54 to switch the three-phase driving method from PWM wave voltage driving to rectangular wave voltage driving. Next, in step 65 (S65), the voltage command generator 61 reduces the amplitude of the harmonic magnetic flux generated from the harmonic magnetic flux winding 16 by reducing a predetermined step value from the current voltage command Vh. The voltage command Vh is updated so as to be smaller than the value.

ステップ66(S66)において、電圧指令生成部61は、高調波磁束用巻線16から発生する高調波磁束の振幅がゼロに到達したか否かを判断する。ステップ66において肯定判定された場合、すなわち、高調波磁束の振幅がゼロに到達した場合には、本処理を終了する。一方、ステップ66において否定判定された場合、すなわち、高調波磁束の振幅がゼロに到達していない場合には、ステップ65に戻る。   In step 66 (S66), the voltage command generator 61 determines whether the amplitude of the harmonic magnetic flux generated from the harmonic magnetic flux winding 16 has reached zero. If an affirmative determination is made in step 66, that is, if the amplitude of the harmonic magnetic flux has reached zero, this processing is terminated. On the other hand, if a negative determination is made in step 66, that is, if the amplitude of the harmonic magnetic flux has not reached zero, the process returns to step 65.

これに対して、ステップ67において、電圧指令生成部61は、現在の電圧指令Vhに所定のステップ値を加算することにより、高調波磁束用巻線16から発生する高調波磁束の振幅が現在値よりも増加するように電圧指令Vhを設定する。   On the other hand, in step 67, the voltage command generator 61 adds a predetermined step value to the current voltage command Vh, so that the amplitude of the harmonic magnetic flux generated from the harmonic magnetic flux winding 16 is the current value. The voltage command Vh is set so as to increase.

ステップ68(S68)において、電圧指令生成部61は、モータ10の鉄損値が、切替後の鉄損値Wi_nに到達したか否かを判断する。このステップ68において肯定判定された場合には、ステップ69に進み、ステップ68において否定判定された場合には、ステップ67に戻る。   In step 68 (S68), the voltage command generator 61 determines whether or not the iron loss value of the motor 10 has reached the iron loss value Wi_n after switching. If an affirmative determination is made in step 68, the process proceeds to step 69. If a negative determination is made in step 68, the process returns to step 67.

ステップ69において、トルク制御部41は、各経路切替部51,53,54を切り替えて、3相の駆動方式をPWM波電圧駆動から矩形波電圧駆動に切り替える。そして、ステップ70において、電圧指令生成部61は、高調波磁束の振幅がゼロとなるように電圧指令Vhを設定する。   In step 69, the torque control unit 41 switches the path switching units 51, 53, and 54 to switch the three-phase driving method from PWM wave voltage driving to rectangular wave voltage driving. In step 70, the voltage command generator 61 sets the voltage command Vh so that the amplitude of the harmonic magnetic flux becomes zero.

また、駆動方式を矩形波電圧駆動からPWM波電圧駆動へと切り替える場合には、上述したPWM波電圧駆動から矩形波電圧駆動への切り替えと同様の手順で行うことができる。具体的には、高調波電圧指令生成部45は、切替後の鉄損値Wi_nが切替前の鉄損値Wiよりも大きいか否かを判断し、この判断結果に応じて、電圧指令生成部61は電圧指令Vhを調整する。   Further, when the driving method is switched from the rectangular wave voltage driving to the PWM wave voltage driving, it can be performed in the same procedure as the switching from the PWM wave voltage driving to the rectangular wave voltage driving described above. Specifically, the harmonic voltage command generation unit 45 determines whether or not the iron loss value Wi_n after switching is larger than the iron loss value Wi before switching, and the voltage command generation unit according to the determination result. 61 adjusts the voltage command Vh.

駆動方式の切り替えに応じて、主磁気回路を流れる磁束において高調波磁束を増加させる。かかる構成によれば、高調波磁束の増加により、モータ10の鉄損を増加させることができるので、高調波磁束を操作することで、駆動方式の切替前後におけるモータ10の鉄損を対応させることができる。これにより、駆動方式の切替前後におけるモータ10の鉄損の急激な変化を吸収することができるので、切替時のトルクショックを低減することができる。   The harmonic magnetic flux is increased in the magnetic flux flowing through the main magnetic circuit in accordance with the switching of the driving method. According to this configuration, the iron loss of the motor 10 can be increased due to the increase of the harmonic magnetic flux. Therefore, the iron loss of the motor 10 before and after the switching of the drive system can be handled by operating the harmonic magnetic flux. Can do. Thereby, since the rapid change of the iron loss of the motor 10 before and after the switching of the driving method can be absorbed, the torque shock at the time of switching can be reduced.

また、駆動方式の切替前の鉄損と切替後の鉄損とを比較して、高調波磁束を増加させる。これにより、駆動方式の切替前後でモータ10の鉄損の変化率を所望の値に制御することで、トルクの変化率を抑えることができる。これにより、駆動方式の切替前後のトルクショックを低減することができる。   Further, the harmonic loss is increased by comparing the iron loss before switching the drive system with the iron loss after switching. Thereby, the rate of change of torque can be suppressed by controlling the rate of change of iron loss of the motor 10 to a desired value before and after switching of the drive system. Thereby, the torque shock before and after switching of a drive system can be reduced.

また、本実施形態において、電圧指令生成部61は、高調波磁束用巻線16への通電を制御する(高調波磁束増加手段)。かかる構成によれば、高調波磁束用巻線16への通電を変化させることにより、高調波磁束を増加させることができるので、高調波磁束用巻線16への通電を通じて高調波磁束を操作することができる。また、かかる構成によれば、モータ制御用インバータ20とは別回路で高調波磁束を生成することができる。これにより、例えば、直流電圧やインバータ出力電圧に脈動が発生することなく、高調波磁束を生成することができる。そのため、制御系に与える影響が少ない構成で、トルクショックの低減を図ることができる。   In the present embodiment, the voltage command generator 61 controls energization of the harmonic magnetic flux winding 16 (harmonic magnetic flux increasing means). According to this configuration, the harmonic magnetic flux can be increased by changing the energization to the harmonic magnetic flux winding 16. Therefore, the harmonic magnetic flux is manipulated through the energization of the harmonic magnetic flux winding 16. be able to. Further, according to such a configuration, the harmonic magnetic flux can be generated in a circuit separate from the motor control inverter 20. Thereby, for example, harmonic magnetic flux can be generated without generating pulsation in the DC voltage or the inverter output voltage. Therefore, torque shock can be reduced with a configuration that has little influence on the control system.

図13は、駆動方式をPWM波電圧駆動から矩形波電圧へと切り替えた際に切替後の鉄損が減少するケースでのモータ10の相電流およびトルクの推移を示す説明図である。同図に示すように、切替前後で鉄損値が変化しないように高調波磁束を重畳させることで鉄損を増加させている。これにより、トルクの変化率を抑えることができ、駆動方式の切替前後のトルクショックを低減することができる。   FIG. 13 is an explanatory diagram showing the transition of the phase current and torque of the motor 10 in the case where the iron loss after switching is reduced when the driving method is switched from PWM wave voltage driving to rectangular wave voltage. As shown in the figure, the iron loss is increased by superimposing the harmonic magnetic flux so that the iron loss value does not change before and after switching. Thereby, the rate of change of torque can be suppressed, and torque shock before and after switching of the drive system can be reduced.

10…モータ
11…ステータ
12…シャフト
13…ロータ
14…永久磁石
15…ステータ巻線
16…高調波磁束用巻線
20…インバータ
30…電源
31…DC/DCコンバータ
32…平滑コンデンサ
40…制御ユニット
41…トルク制御部
42…電流制御部
43…3相/dq変換部
44…鉄損マップ
45…高調波電圧指令生成部
46…dq/3相変換部
47…PWM信号生成部
48…矩形波電圧演算部
49…電圧指令演算部
50…位相演算部
51〜54…経路切替部
57…可変キャリア周波数生成部
59…可変キャリア周波数生成部
61…電圧指令生成部
62…電源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Motor 11 ... Stator 12 ... Shaft 13 ... Rotor 14 ... Permanent magnet 15 ... Stator winding 16 ... Harmonic magnetic flux winding 20 ... Inverter 30 ... Power supply 31 ... DC / DC converter 32 ... Smoothing capacitor 40 ... Control unit 41 ... torque control unit 42 ... current control unit 43 ... 3 phase / dq conversion unit 44 ... iron loss map 45 ... harmonic voltage command generation unit 46 ... dq / 3 phase conversion unit 47 ... PWM signal generation unit 48 ... rectangular wave voltage calculation 49: Voltage command calculating unit 50 ... Phase calculating unit 51-54 ... Path switching unit 57 ... Variable carrier frequency generating unit 59 ... Variable carrier frequency generating unit 61 ... Voltage command generating unit 62 ... Power supply

Claims (9)

固定子および可動子を構成する磁性体により主磁気回路が形成され、前記磁性体をコアとして巻回した巻線への通電が制御されることで前記主磁気回路に交番磁束が流れる電動機の制御装置において、
電源からの直流電力を交流電力に変換して前記電動機に供給する電力変換手段と、
切替可能な駆動方式として、前記直流電力から矩形波電圧を生成して前記電動機に印加する矩形波電圧駆動と、前記直流電力からPWM波電圧を生成して前記電動機に印加するPWM波電圧駆動とを有し、前記電動機の運転状況に応じて前記矩形波電圧駆動と前記PWM波電圧駆動との間で駆動方式の切り替えを行うとともに、切替設定される駆動方式に応じて前記電力変換手段を制御する制御手段と、
前記駆動方式の切り替えに応じて、前記主磁気回路を流れる磁束において高調波磁束を増加させる高調波磁束増加手段と、
前記駆動方式の切替前後における前記電動機の鉄損をそれぞれ推定する推定手段と、を有し、
前記高調波磁束増加手段は、前記駆動方式の切替前の鉄損と切替後の鉄損とを比較して、高調波磁束を増加させる
ことを特徴とする電動機の制御装置。
Control of an electric motor in which a main magnetic circuit is formed by a magnetic body constituting a stator and a mover, and an alternating magnetic flux flows through the main magnetic circuit by controlling energization to a winding wound with the magnetic body as a core. In the device
Power conversion means for converting DC power from a power source into AC power and supplying the electric motor;
As a switchable drive system, a rectangular wave voltage drive that generates a rectangular wave voltage from the DC power and applies it to the motor, and a PWM wave voltage drive that generates a PWM wave voltage from the DC power and applies it to the motor. And switching the driving method between the rectangular wave voltage driving and the PWM wave voltage driving according to the operating state of the electric motor, and controlling the power conversion means according to the switching driving method Control means to
Harmonic flux increasing means for increasing the harmonic flux in the magnetic flux flowing through the main magnetic circuit according to the switching of the driving method;
Estimating means for estimating the iron loss of the electric motor before and after the switching of the driving method,
The motor control device according to claim 1, wherein the harmonic magnetic flux increasing means increases the harmonic magnetic flux by comparing the iron loss before switching of the drive system with the iron loss after switching .
前記高調波磁束増加手段は、少なくとも1相について前記PWM波電圧駆動を行っている場合に、前記制御手段において前記PWM波電圧を生成するための電圧指令に高調波成分を重畳することを特徴とする請求項1に記載された電動機の制御装置。   The harmonic magnetic flux increasing means superimposes a harmonic component on a voltage command for generating the PWM wave voltage in the control means when the PWM wave voltage drive is performed for at least one phase. The motor control device according to claim 1. 前記高調波磁束増加手段は、少なくとも1相について前記PWM波電圧駆動を行っている場合に、前記制御手段において前記PWM波電圧を生成するためのPWMキャリア周波数を変化させることを特徴とする請求項1に記載された電動機の制御装置。   The said harmonic magnetic flux increase means changes the PWM carrier frequency for producing | generating the said PWM wave voltage in the said control means, when the said PWM wave voltage drive is performed about at least 1 phase. A control apparatus for an electric motor according to claim 1. 前記電源からの直流電圧を変圧して前記電力変換手段に出力する電圧可変手段をさらに有し、
前記高調波磁束増加手段は、前記電圧可変手段を用いて前記電力変換手段に出力する直流電圧に変動成分を重畳することを特徴とする請求項1に記載された電動機の制御装置。
Further comprising voltage varying means for transforming a DC voltage from the power source and outputting it to the power conversion means,
The motor control apparatus according to claim 1, wherein the harmonic magnetic flux increasing means superimposes a fluctuation component on a DC voltage output to the power converting means using the voltage varying means.
前記電圧可変手段は、DC/DCコンバータであり、
前記高調波磁束増加手段は、DC/DCコンバータのスイッチング周波数を低下させることを特徴とする請求項4に記載された電動機の制御装置。
The voltage variable means is a DC / DC converter,
The motor control apparatus according to claim 4, wherein the harmonic magnetic flux increasing means reduces a switching frequency of the DC / DC converter.
前記電動機は、前記固定子を構成する磁性体をコアとして巻回した高調波磁束用巻線を備え、
前記高調波磁束増加手段は、前記高調波磁束用巻線に電圧を印加して通電することにより、高調波磁束を増加させることを特徴とする請求項1に記載された電動機の制御装置。
The electric motor includes a winding for a harmonic magnetic flux wound with a magnetic body constituting the stator as a core ,
2. The motor control device according to claim 1, wherein the harmonic flux increasing means increases the harmonic flux by applying a voltage to the harmonic flux winding and energizing the winding .
前記回路は、前記固定子または前記可動子に巻回された高調波磁束用巻線を含み、
前記高調波磁束増加手段は、前記高調波磁束用巻線への通電を制御することを特徴とする請求項6に記載された電動機の制御装置。
The circuit includes a harmonic magnetic flux wound around the stator or the mover,
7. The motor control device according to claim 6, wherein the harmonic flux increasing means controls energization to the harmonic flux winding.
前記高調波磁束増加手段は、前記駆動方式の切替前の鉄損が切替後の鉄損よりも小さい場合、切替後の鉄損と対応するまで高調波磁束を漸次増加させて、前記電動機の鉄損が切替後の鉄損と対応したことを条件に前記高調波磁束の増加を終了させ、
前記制御手段は、前記電動機の鉄損が切替後の鉄損と対応したことを条件に前記駆動方式の切り替えを行うことを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載された電動機の制御装置。
When the iron loss before switching of the drive system is smaller than the iron loss after switching, the harmonic flux increasing means gradually increases the harmonic flux until it corresponds to the iron loss after switching, and the iron loss of the motor The increase in the harmonic magnetic flux is terminated on the condition that the loss corresponds to the iron loss after switching,
8. The electric motor according to claim 1 , wherein the control unit performs switching of the driving method on condition that the iron loss of the electric motor corresponds to the iron loss after switching. 9. Control device.
前記高調波磁束増加手段は、前記駆動方式の切替前の鉄損が切替後の鉄損よりも大きい場合、前記制御手段が前記駆動方式を切り替えたこと条件に、前記電動機の鉄損が切替前の鉄損と対応するように高調波磁束を瞬間的に増加させるとともに、当該増加させた高調波磁束を漸次減少させることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載された電動機の制御装置。 When the iron loss before switching the driving method is larger than the iron loss after switching, the harmonic magnetic flux increasing unit is configured such that the iron loss of the electric motor is not switched before the control unit switches the driving method. 9. The electric motor according to claim 1 , wherein the harmonic magnetic flux is instantaneously increased so as to correspond to the iron loss of the motor, and the increased harmonic magnetic flux is gradually decreased. Control device.
JP2009074015A 2009-03-25 2009-03-25 Electric motor control device Expired - Fee Related JP5381218B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009074015A JP5381218B2 (en) 2009-03-25 2009-03-25 Electric motor control device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009074015A JP5381218B2 (en) 2009-03-25 2009-03-25 Electric motor control device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010226921A JP2010226921A (en) 2010-10-07
JP5381218B2 true JP5381218B2 (en) 2014-01-08

Family

ID=43043497

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009074015A Expired - Fee Related JP5381218B2 (en) 2009-03-25 2009-03-25 Electric motor control device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5381218B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5696469B2 (en) * 2010-12-22 2015-04-08 Jfeスチール株式会社 Motor iron loss analysis method, motor core material selection method, and motor manufacturing method
BR112020025068A2 (en) * 2018-09-21 2021-03-23 Nippon Steel Corporation system for excitation of iron core in electrical device, method for excitation of iron core in electrical device, program and modulation operation configuration device for inverter power supply
JP7436778B2 (en) 2019-08-08 2024-02-22 日本製鉄株式会社 Processing systems, processing methods, and programs

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4422567B2 (en) * 2004-06-30 2010-02-24 株式会社日立製作所 Motor drive device, electric actuator, and electric power steering device
JP4717446B2 (en) * 2005-01-07 2011-07-06 三菱電機株式会社 Electric motor device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010226921A (en) 2010-10-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5246508B2 (en) Control device for motor drive device
JP5035641B2 (en) Control device for motor drive device
US8278865B2 (en) Control device
JP5282985B2 (en) Control device for motor drive device
JP5803559B2 (en) Rotating electrical machine control device
JP5435292B2 (en) Control device
JP2010161907A (en) Controller for motor driving control system
JP5893876B2 (en) Motor control system
JP2011217468A (en) Apparatus for control of motor drive device
JP2009095144A (en) Device and method for controlling ac motor
JP2006311768A (en) Controller of motor drive system
JP6119585B2 (en) Electric motor drive
JP6965780B2 (en) Motor control device
JP5281370B2 (en) AC motor control device
JP5381218B2 (en) Electric motor control device
JP5958400B2 (en) Motor drive control device
JP5888148B2 (en) Rotating machine control device
JP2019198206A (en) Control arrangement of dynamo-electric machine
JP6705438B2 (en) Control device for rotating electric machine
JP6776961B2 (en) Inverter control device and inverter control method
JP2012244740A (en) Drive unit
JP5515787B2 (en) Rotating electrical machine control system
JP5370748B2 (en) Control device for motor drive device
JP5290048B2 (en) Vehicle motor control system
JP2010166707A (en) Controller of ac motor

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120131

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130529

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130625

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130807

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130903

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130916

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5381218

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees